核心筒是超高層建筑核心部分,在超高層建筑結(jié)構(gòu)能抵抗水平作用力產(chǎn)生的大部分剪力和接近一半的傾覆力矩,因此不可避免的在地震作用下在核心筒底部墻體發(fā)生壓潰破壞或剪切破壞,導致核心筒底部墻肢損傷嚴重,而筒體底部墻肢其在震后的修復則非常困難,且現(xiàn)代超高層建筑高度越來越高,一旦受到損傷破壞,就會造成難以預料的經(jīng)濟損失。因此有必要對核心筒剪力墻體進行改善,控制剪力墻的損傷。為了從根本上解決核心筒由于剛度過于集中而墻體產(chǎn)生損傷嚴重的問題,本文綜合利用學者們關(guān)于改善核心筒剪力墻的研究思路,從體系著手提出一種新型帶耗能支撐的分散核心筒結(jié)構(gòu)。把核心筒離散成多個分散筒體,避免核心筒剛度過于集中;分散筒體間采用框架梁和防屈曲耗能支撐聯(lián)系,在筒體角部布置鋼管混凝土暗柱保證結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度,防屈曲支撐耗散地震能量,解決核心筒墻體過多損傷與破壞的問題,同時防屈曲支撐有利于震后快速更換,解決震后結(jié)構(gòu)修復困難的問題。本文以平面布置規(guī)則的框架-核心筒超高層結(jié)構(gòu)作為研究對象,在此基礎(chǔ)上進行平面布置改變,建立新型帶耗能支撐分散核心筒結(jié)構(gòu),從頂點位移、層間位移角、基底剪力、核心筒材料損傷以及地震能量耗散等方面對新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)抗震性能進行研究,最后為了更全面研究新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)在關(guān)鍵參數(shù)影響下的抗震性能表現(xiàn),通過改變墻肢整體系數(shù)、支撐屈服強度、抗側(cè)剛度比等關(guān)鍵參數(shù)對新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)進行分析彈塑性時程分析,研究各構(gòu)件之間滯回耗能的分配規(guī)律和各構(gòu)件沿高度方向的滯回耗能分布,并確定控制新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)及設(shè)計參數(shù)的合理取值范圍,為新型帶耗能支撐-分散核心筒設(shè)計提供理據(jù)。本文開展的研究工作有以下幾個方面:(1)以平面布置規(guī)則的框架-核心筒超高層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),建立新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu),并對普通框架-核心筒結(jié)構(gòu)與新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)進行非線性時程分析,通過頂點位移、基底剪力、層間位移角、核心筒材料損傷等方面進行抗震性能對比研究,驗證帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)體系可行性。結(jié)果顯示帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)在整體性能沒有明顯下降的基礎(chǔ)上,改善了筒體底部墻肢的受力情況,剪力墻混凝土受壓應(yīng)變、鋼筋材料受拉應(yīng)變大幅減少,核心筒剪力墻材料損傷得到了優(yōu)化,驗證了帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)體系能有效減低原核心筒損傷。(2)為進一步研究新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)強震作用下的抗震性能,通過改變地震峰值加速度和選取頻譜特性不同的長周期地震波作用對帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)進行分析。除了從頂點位移、基底剪力、層間位移角、核心筒材料損傷等方面開展研究,還從地震動能量消耗及構(gòu)件耗能分布情況來研究其抗震性能。結(jié)果顯示新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷超越設(shè)防烈度地震和長周期地震等強震作用下核心筒剪力墻混凝土鋼筋材料均均未達到嚴重損傷,滿足震后快速恢復的性能化設(shè)計標準。(3)為了探討不同關(guān)鍵性能參數(shù)對帶耗能支撐分散核心筒的抗震性能影響,以結(jié)構(gòu)塑性滯回耗能為依據(jù),通過建立不同模型對結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件進行參數(shù)分析,研究結(jié)構(gòu)墻肢整體系數(shù)、核心筒與耗能支撐的剛度比和防屈曲支撐的基本性能參數(shù)對耗能支撐-分散筒結(jié)構(gòu)抗震性能影響,研究各構(gòu)件間的能量傳遞、分配規(guī)律以及沿高度方向的分布規(guī)律,并為新型-帶耗能支撐-分散核心筒給出設(shè)計建議。
【學位單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU973.31
【部分圖文】：

生嚴重的破壞，將會對經(jīng)濟、人身等造成嚴重影響。雖然以 “小震不壞，中震可”為設(shè)防水準進行超建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能滿足規(guī)范要求，保證了強震中人員的生命安建筑造價不菲，僅僅按照抗震規(guī)范的設(shè)防目標設(shè)計會忽略了超高層建筑高昂的復困難等現(xiàn)實存在的問題，1995 年日本阪神 7.2 級大地震，死亡 5500 多人的同失高達 1400 億美元，地震后的復建工作持續(xù)了兩年多時間，耗費的資金接近 1可見由于超高層建筑結(jié)構(gòu)體型復雜，震后修復加固的經(jīng)濟成本和時間成本極高，和金融的高層建筑，間接造成的經(jīng)濟影響甚至超過修復加固的成本。所以在設(shè)計高層建筑在遭遇大震時不倒和保護人生安全外，還應(yīng)該致力將超高層建筑在大的損傷及破壞程度降至最低，以便在大震后仍能快速恢復結(jié)構(gòu)使用功能。于核心筒是超高層建筑核心部分，在超高層里能抵抗水平作用力產(chǎn)生的大部分半的傾覆力矩[1]，因此不可避免的在地震作用下在核心筒底部墻體發(fā)生壓潰破壞如圖 1-1 所示），導致核心筒底部墻肢損傷嚴重，而筒體底部墻肢在震后的修復4]，且現(xiàn)代超高層建筑高度越來越高，一旦受到損傷破壞，就會造成難以預料的

新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)的抗震性能研究。值得關(guān)注的是，四周鋼框架與預制混凝土板中間設(shè)置了縫隙。實驗結(jié)果驗，兩側(cè)的預制混凝土板與鋼框架之間的縫隙閉合共同作用下，抗震性能較為工業(yè)大學曹萬林[30-36]等把混凝土組合核心筒構(gòu)件（已設(shè)置內(nèi)藏鋼桁架）進行圖 1-3 所示，對該混凝土組合核心筒構(gòu)件的抗震性能分析，然后對內(nèi)藏鋼桁筒試件、一個普通核心筒試件添加水平荷載，研究在彎剪扭復合受力作用下細分析了扭轉(zhuǎn)剛度、承載扭矩、滯回特性、耗能能力、破壞特征。該實驗表平荷載的作用下，內(nèi)藏鋼桁架開洞混凝土組合核心筒的扭角延性、抗扭承載能能力相對于普通混凝土核心筒來說有有效提高，但強化后的筒體出現(xiàn)比廣的裂縫。

新型帶耗能支撐-分散核心筒結(jié)構(gòu)的抗震性能研究。值得關(guān)注的是，四周鋼框架與預制混凝土板中間設(shè)置了縫隙。實驗結(jié)果驗，兩側(cè)的預制混凝土板與鋼框架之間的縫隙閉合共同作用下，抗震性能較為工業(yè)大學曹萬林[30-36]等把混凝土組合核心筒構(gòu)件（已設(shè)置內(nèi)藏鋼桁架）進行圖 1-3 所示，對該混凝土組合核心筒構(gòu)件的抗震性能分析，然后對內(nèi)藏鋼桁筒試件、一個普通核心筒試件添加水平荷載，研究在彎剪扭復合受力作用下細分析了扭轉(zhuǎn)剛度、承載扭矩、滯回特性、耗能能力、破壞特征。該實驗表平荷載的作用下，內(nèi)藏鋼桁架開洞混凝土組合核心筒的扭角延性、抗扭承載能能力相對于普通混凝土核心筒來說有有效提高，但強化后的筒體出現(xiàn)比廣的裂縫。
【參考文獻】

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本文編號：2865781