水平加强层在高层建筑结构中的应用研究

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裙梁柔性引起的剪力滞后效应使框筒的腹板框架和翼缘框架各柱的竖向应力分布呈曲线形状,即角柱应力集中现象。剪力滞后效应使框筒的空间结构特性遭到很大削弱,降低了框筒抵抗水平荷载的能力。布置水平加强层可以减小框筒的剪力滞后效应,目前在世界各国得到了广泛的重视和应用,许多研究者很早就开始研究和优化这种结构形式,并取得了很多成果。然而大部分的研究工作都致力于推导不同简化计算模型情况下水平加强层的最优位置。本文结合工程实例,通过改变加强层的刚度和设置状况,研究了加强层对结构性能的影响。 通过静力弹性分析,验证了单个加强层的最优位置;仅在结构顶层设置加强层时,当加强层抗弯刚度与中柱轴向刚度之比小于约1.25m~2时,增大加强层抗弯刚度对减小剪力滞后效应效果明显,但当该刚度比大于1.25m~2时,增大加强层抗弯刚度对剪力滞后效应的减小作用并不明显;单个水平加强层降低剪力滞后效应的最优设置高度约在1/6结构全高处;每隔一定高度设置一道加强层,可以更有效地降低底层柱的剪力滞后效应,增强结构的空间受力特性,并且使结构层间侧移总体上更趋均匀。 静力弹塑性分析表明,加强层对结构抗侧能力的提高更明显地表现在罕遇地震作用下部分结构构件出现塑性铰之后,此时两个加强层能更有效地约束结构的变形,调整结构的内力分布;两个加强层结构角柱塑性发展较之于单个加强层结构更深入;中部加强层在提高结构抗推刚度的同时,使加强层相邻层塑性变形集中,构成薄弱层,在结构设计中必须采取相应措施保证其变形能力。 弹塑性时程分析证实,单个加强层结构与两个加强层结构的顶点加速度、侧
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