【摘要】：近二十年來,我國已經(jīng)成為世界上興建高層建筑的主要區(qū)域。伴隨著數(shù)量的快速增長,高層建筑的體型與建筑功能也日趨復(fù)雜和多樣化,即使在同一座高層建筑中,樓層高度沿建筑高度方向也因建筑功能布置的要求而多有變化,高層建筑結(jié)構(gòu)因局部樓層層高突變造成的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度不規(guī)則現(xiàn)象也較為普遍和突出。 本文研究圍繞我國高層建筑應(yīng)用最為普遍的結(jié)構(gòu)形式—框架-核心筒結(jié)構(gòu),針對局部樓層層高變化對其抗震性能的影響展開,重點就框架-核心筒結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度規(guī)則性控制方法及其控制指標(biāo)、層高變化對結(jié)構(gòu)變形形態(tài)、受力模式以及強烈地震作用下的屈服機制與破壞模式的影響等問題進行研究與探討。主要研究工作及成果如下： 1)局部樓層層高的明顯增大會減弱相應(yīng)樓層以及整體結(jié)構(gòu)的剛度,引起結(jié)構(gòu)局部樓層受力與變形的放大與集中,改變構(gòu)件的受力模式、屈服機制乃至破壞模式,對結(jié)構(gòu)抗震不利。 數(shù)值分析以及大比例振動臺試驗研究均表明：局部樓層層高越大、突變越嚴重,其造成相應(yīng)樓層位移、層間位移角、樓層剪力及傾覆力矩的放大、集中及突變現(xiàn)象越顯著,而且隨著地震動強度的增大,上述放大與集中現(xiàn)象均呈非線性關(guān)系增大,對結(jié)構(gòu)抗震不利。此外,局部樓層層高的增大會減小樓層框架部分的抗側(cè)剛度及其與核心筒抗側(cè)剛度的相對比例,降低框架地震作用分擔(dān)比例和構(gòu)件的承載力能力冗余程度,造成構(gòu)件屈服機制乃至破壞模式的轉(zhuǎn)變。 2)控制結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的規(guī)則性是保障結(jié)構(gòu)抗震安全性的關(guān)鍵措施之一�；诒疚牡难芯�,對于框架-核心筒結(jié)構(gòu)建議采用樓層剪力與層間位移角比方法來衡量結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的規(guī)則性,給出不同部位的限值指標(biāo)為：底層不宜小于1.5、不應(yīng)小于1.4；其他樓層不宜小于0.9,當(dāng)本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍時,不宜小于1.1。 3)當(dāng)采用相鄰樓層剪力與層間位移角比方法及本文上述建議限值進行結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度規(guī)則性判定時,對于不滿足規(guī)則性要求的樓層應(yīng)采用1.25的系數(shù)放大其地震作用以提高其承載能力；當(dāng)放大地震作用不能實現(xiàn)構(gòu)件配筋及承載力的有效提高時,應(yīng)直接就其構(gòu)件配筋進行適當(dāng)放大。 4)計算分析及振動臺試驗均表明：高層建筑鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)在強烈地震作用下,結(jié)構(gòu)底部尤其是核心筒受拉效應(yīng)顯著。底層層高的加大會造成上述受拉效應(yīng)的進一步加劇,底層核心筒墻體更趨于發(fā)生拉彎的破壞模式,應(yīng)引起設(shè)計的重視。 5)本文提出的構(gòu)件正截面承載力冗余系數(shù)分析方法給出了結(jié)構(gòu)樓層剛度、構(gòu)件受力及構(gòu)件屈服機制(破壞模式)三者之間內(nèi)在聯(lián)系的顯式表達,揭示了框架-核心筒結(jié)構(gòu)局部樓層層高增大對構(gòu)件屈服機制、破壞模式以及整體結(jié)構(gòu)抗震性能影響的實質(zhì)。 6)時程分析表明,結(jié)構(gòu)上部樓層層高增大時會使得結(jié)構(gòu)高振型(或頂部鞭梢效應(yīng))的影響增大,地震作用下層高變化樓層的剪力、傾覆力矩以及層間位移角均較反應(yīng)譜分析大,因此僅采用反應(yīng)譜分析存在不足,應(yīng)補充進行彈性時程分析。
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【學(xué)位授予單位】：中國建筑科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU973.31

【參考文獻】

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1 季靜;韓小雷;鄭宜;雷磊;;高層建筑樓層側(cè)向剛度變化控制準(zhǔn)則的研究[J];結(jié)構(gòu)工程師;2006年05期

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本文編號：2409245