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不同锚固方式下楼顶钢塔的动力性能分析

樊敏敏  
【摘要】:近年来,由于通讯事业的迅速发展,各地出现了许多建于楼顶的钢塔。历次地震震害资料表明,在遭遇强烈地震时,高层建筑顶部突出的钢塔由于显著的“鞭梢效应”,往往产生剧烈振动,很容易破坏。目前国内这种组合结构体系的动力性能研究得较少,也尚无统一的抗震鉴定标准和设计规范可循,所以研究地震作用时楼顶钢塔的动力特性以及钢塔和主体结构间的相互影响作用成为工程实践不断发展提出的迫切要求。 本文从结构阻尼理论出发,采用等效粘滞阻尼比来考虑钢塔和主体结构不同阻尼耗能特性的影响,根据能量守恒原理推导出楼顶钢塔和主体结构这两种不同材料组成的组合结构体系的整体阻尼比。 从楼顶钢塔与下部结构锚固方式来看,目前主要有自立式和拉线式两种。本文从结构动力学的角度,以振型分解反应谱法为基础,分别对自立式塔架和拉线式塔架与下部主体结构建立多自由度体系的整体计算模型,求解结构的动力特性及响应,并作出比较。分析两种锚固形式下,钢塔和主体结构之间抗震性能的相互影响情况。分析表明,楼顶钢塔的地震作用与地面上的钢塔地震作用相比明显放大,而楼顶钢塔的又可看作一个TMD系统,对结构起到被动控制的作用。 本文特别研究了当不能将塔柱直接锚固到混凝土柱中时的解决方法,提出一种新型的楼顶钢塔锚固形式——附着式。通过理论分析,研究其可行性和适用范围;通过与自立式楼顶钢塔比较,分析其地震作用下的动力性能。以工程实例为背景,验证了附着式楼顶钢塔的适用性,并提出锚固点的合理实现形式,供工程设计时参考。


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