核心筒作為框架-核心筒結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件,一般位于結(jié)構(gòu)的中間,在罕遇地震作用下,核心筒因剛度過(guò)大而承擔(dān)絕大部分地震力首先遭到破壞,而后外框架因剛度不足導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大而迅速破壞。針對(duì)地震作用下核心筒破壞的問(wèn)題以及框架-核心筒結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)集中的特點(diǎn),利用分散筒結(jié)構(gòu)的建筑和結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn),本文將分散筒與巨型結(jié)構(gòu)結(jié)合形成帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu),解決框架-核心筒剛度相對(duì)集中的問(wèn)題,改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。本文首先采用非線性有限元軟件對(duì)比研究帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)和框架-核心筒的抗震性能,分別從結(jié)構(gòu)層間位移角、頂點(diǎn)位移、基底剪力等宏觀參數(shù)和核心筒中剪力墻材料損傷等角度來(lái)對(duì)比研究?jī)煞N結(jié)構(gòu)體系的整體性能與地震損傷性能。在此基礎(chǔ)上通過(guò)研究結(jié)構(gòu)在地震作用下的能量反應(yīng)探究帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)的強(qiáng)震損傷模式。最后,基于能量的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),研究帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性能參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,為該結(jié)構(gòu)體系抗震性能理論研究提供一定的基礎(chǔ)。本文主要開展以下幾個(gè)方面的研究工作:(1)為了評(píng)估強(qiáng)震作用下帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)的抗震性能,通過(guò)對(duì)比研究帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)作用下宏觀參數(shù)和核心筒中剪力墻材料損傷情況,得出以下結(jié)論:在提供相同抗側(cè)剛度的前提下,帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)小于框架-核心筒結(jié)構(gòu)。核心筒中剪力墻材料損傷方面,在核心筒混凝土受壓損傷的分布上,帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)比框架-核心筒結(jié)構(gòu)更分散,主要分布在核心筒的底部以及巨型層附近,且損傷程度較框架-核心筒結(jié)構(gòu)輕微,框架-核心筒結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷,而帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)僅出現(xiàn)輕度損傷。從控制核心筒中剪力墻損傷來(lái)看,帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)優(yōu)于框架-核心筒結(jié)構(gòu)。因此帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)能夠改善核心筒的破壞問(wèn)題,并能夠?qū)⒛芙鉀Q核心筒剛度相對(duì)集中的問(wèn)題,具有良好的抗震性能。(2)為了更全面的評(píng)估帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)的抗震性能和損傷模式,研究帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)特性對(duì)結(jié)構(gòu)滯回耗能的影響以及能量在結(jié)構(gòu)各樓層的分布情況以及各構(gòu)件在各樓層的分布規(guī)律。對(duì)不同強(qiáng)度地震作用下地震能量在結(jié)構(gòu)各層、各構(gòu)件間的分配規(guī)律及各樓層和各構(gòu)件間的能量傳遞、分布、累積、轉(zhuǎn)化、耗散,建立地震能量反應(yīng)與傳統(tǒng)的地震反應(yīng)和損傷之間的關(guān)系,確定結(jié)構(gòu)地震損傷模式。地震作用下,帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)主要依靠滯回耗能和阻尼耗能抵抗地震輸入能量,結(jié)構(gòu)的主要滯回耗能分布在巨型層和結(jié)構(gòu)底部樓層。結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的損傷狀態(tài)反應(yīng)了帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)的屈服順序是先主結(jié)構(gòu)后次結(jié)構(gòu),而主結(jié)構(gòu)中的屈服順序是先巨型梁后巨型柱(分散筒),巨型梁中的屈服順序是先豎腹桿后斜腹桿。驗(yàn)證了帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)損傷模式的合理性。(3)為了研究帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性能參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,本文結(jié)合帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型,推導(dǎo)出主次結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比,研究跨數(shù)、層數(shù)、主結(jié)構(gòu)梁柱線剛度比和次結(jié)構(gòu)梁柱線剛度比等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響,提出了主次結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度比的合理取值,并通過(guò)具體的模型分析了影響主結(jié)構(gòu)梁柱線剛度比的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,為帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)的抗震性能研究提供一定的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU973.31
【部分圖文】：

廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文懸掛于其上，受力系統(tǒng)明確合理，充分發(fā)揮了鋼材（受拉）和混凝土（受壓）的性能[]。帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)在建筑層面上將電梯、樓梯、設(shè)備豎井以及公集中在分散筒中，從而解放了建筑平面中部空間，提供了功能布局的方便和靈大大地提高了有效面積的使用率。同時(shí)此種結(jié)構(gòu)類型的內(nèi)中庭是一個(gè)大尺度的，陽(yáng)光大廈的采用以及利用屋面作空中花園等，為現(xiàn)代化超高層建筑的使用者、高雅、氣派和接近自然的高檔次的辦公居住空間環(huán)境[15]。因此，隨著科研領(lǐng)以及應(yīng)用領(lǐng)域的新實(shí)踐，帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)在未來(lái)超高層建筑的發(fā)展過(guò)程中受到重視。

美、高雅、氣派和接近自然的高檔次的辦公居住空間環(huán)境[15]。因此，隨著科研領(lǐng)域的深入以及應(yīng)用領(lǐng)域的新實(shí)踐，帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)在未來(lái)超高層建筑的發(fā)展過(guò)程中將越來(lái)越受到重視。（a）結(jié)構(gòu)實(shí)物圖 （b）結(jié)構(gòu)平面圖圖 1-1 德國(guó)法蘭克福商業(yè)銀行總部

帶分散筒的巨型結(jié)構(gòu)抗震性能研究個(gè)筒體連接起來(lái)形成一個(gè)整體，共同提供抗側(cè)力。分散筒結(jié)構(gòu)體系具有空間布置靈活面積利用率髙、抗側(cè)剛度豎向分布均勻等特點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)適應(yīng)于現(xiàn)代超髙層結(jié)構(gòu)的發(fā)展勢(shì)[27]。中國(guó)海洋大學(xué)蔣濟(jì)同教授團(tuán)隊(duì)從 2007 年開始對(duì)分散筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，提出分散結(jié)構(gòu)[28],分散筒結(jié)構(gòu)將一系列尺寸相對(duì)較小的筒體分散至結(jié)構(gòu)四周作為豎向承重構(gòu)件通過(guò)水平構(gòu)件梁與板將分散的小尺寸筒體組合起來(lái)構(gòu)成結(jié)構(gòu)整體，提供抗側(cè)力。曹慶[29]對(duì)分散筒體系進(jìn)行初步研究，研究表明分散筒結(jié)構(gòu)（圖 1-3）具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）過(guò)合理布置可以滿足建筑功能要求與結(jié)構(gòu)布置相協(xié)調(diào)的要求；（2）不設(shè)轉(zhuǎn)換層，沒抗側(cè)剛度突變的問(wèn)題。（2）單個(gè)筒體剪力滯后現(xiàn)象不明顯，材料利用率高。（3）該構(gòu)體系抗側(cè)剛度較大，在水平荷載作用下層間位移和最大位移都滿足規(guī)范的要求，可做超高層建筑。
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