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高层型钢混凝土混合结构设计分析若干问题研究

葛雪华  
【摘要】: 钢-混凝土混合结构由钢筋混凝土构件和钢构件两部分组成,通常分为平面混合结构体系和竖向混合结构体系两种类型。由于型钢混凝土混合结构的综合经济指标优于全钢结构和混凝土结构,被逐步用于我国的高层建筑特别是超高层建筑结构中。由于型钢混凝土混合结构由两种性能差异很大的构件所组成的结构体系,材料的阻尼比相差较大,实际工程设计中常采用规范中的折算阻尼比0.04进行计算,其取值的合理性有待考查;由于钢材和混凝土强度及弹性模量的差异,在竖向荷载和水平荷载作用下,两种结构的竖向变形差也不容忽视;而过渡层是竖向混合结构的关键部位,过渡层位置不当容易产生刚度和强度突变而形成薄弱层,在地震作用下易产生变形集中而导致过渡层的破坏。 本文以型钢混凝土框架-混凝土筒体混合结构为对象,主要研究型钢混凝土混合结构的阻尼比的取值问题、竖向变形差对型钢混凝土混合结构抗震性能的影响;以SRC-RC竖向混合结构为对象,研究SRC-RC竖向混合结构过渡层位置及构造问题。得到以下主要结论: ①当阻尼比为0.04时,对型钢混凝土框架-混凝土筒体结构的受力性能的影响基本在工程允许的误差之内,规范对于型钢混凝土混合结构阻尼比为0.04的规定能满足工程要求。通过ANSYS模拟分析得出的型钢混凝土构件的阻尼比位于0.041至0.043区间内。 ②在竖向荷载和水平地震的作用下,考虑型钢混凝土框架-混凝土筒体结构的竖向变形差时,会使结构的周期变大,但会改变框架所承担内力的比例,使得框架承担的内力反而有所增大,剪力墙所承担的内力减小。在型钢混凝土混合结构设计中,应尽量采取措施,如调整竖向构件的轴压比和水平构件的连接方式来减小竖向变形差。 ③SRC-RC竖向混合结构中,在同时考虑结构的抗震性能和经济因素的条件下,过渡层的位置建议取在结构的1/3至1/2处。经分析,结构层间位移较大值发生在该处,当SRC-RC竖向混合结构的过渡层位于结构的1/3至1/2时,建议对过渡层位置采取构造加强措施。


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