高层钢-混凝土混合结构是由外部钢框架和内部混凝土核心筒组合而成,结构受力分工合理、传力途径明确,兼有钢结构和混凝土结构两者优点,目前在我国高层建筑中得到了广泛的应用,但国内外对该结构体系在地震区的应用存在争议:钢框架-核心筒结构是否能成为双重抗震体系,而我国大部分地区处于地震区,故有必要对该结构的抗震性能进行深入研究。 本文从高层钢—混凝土混合结构体系的角度出发去研究,针对钢框架—混凝土核心筒结构体系存在着钢筋混凝土内筒相对刚度有余,强度、延性不足,钢结构外框架相对刚度不足,强度、延性有余,使钢与混凝土混合结构的抗震性能不协调,不能合理地分担地震剪力及地震倾覆力矩,因此有人担心,在罕遇地震作用下,钢筋混凝土筒体因刚度过大而承担绝大部分地震力首先遭到破坏,而后钢框架因刚度不足导致整个结构变形过大而迅速破坏,即混合结构只有钢筋混凝土筒体一道抗震防线。故本文对钢框架—核心筒结构体系提出改进,以改善结构抗震性能。该结构体系采取结构的规则部分由巨型柱、有限刚度加强层、混凝土内筒做成刚度和承载力都十分强大的结构骨架抵抗侧向力,以至外框架的侧向刚度与内筒尽量协调,不至于差别过大,改进结构体系中剪力、地震倾覆力矩分配不合理的问题,从而能接近双重抗侧力体系,有利于抗风抗震。在建筑外形复杂,沿高度立面变化较多的复杂、不规则的结构中可以协调建筑上要求造型多变而结构需要规则的结构之间的矛盾。 本文采用有限元分析、设计软件ETABS对改进的带巨型柱的钢框架-核心筒结构的抗震性能进行了多方面的计算分析,从中总结出巨型柱、有限刚度加强层的位置、刚度、数量的改变对其抗震性能影响的一般规律及相应的抗震设计概念,并讨论了抗侧力体系组成的概念和原则,所总结的规律和得出的结论将有助于实际工程的计算分析和设计。抗震性能包括对结构低阶自振周期、顶点位移、最大层间位移角、框架承担承担水平地震剪力、框架承担地震倾覆力矩比几个方面。