基于屈曲约束支撑的超高层混凝土结构的抗震性能分析

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随着经济的发展以及建筑科技的进步,超高层建筑自诞生以来,在世界各地取得了令人瞩目的成果。并且,随着土地资源的紧缺,为满足建筑使用功能的需求,超高层在未来相当长一段时间仍将是社会最需要的建筑类型之一,混凝土框架-核心筒结构因其优良的抗震性能被广泛应用于超高层建筑中。目前针对结构设计一般存在两种思想,一种是传统的利用结构自身刚度抵抗地震作用;一种是“耗能减震”的思想。“耗能减震”的优势在于能够利用耗能构件帮助结构耗散地震能量,以减小主体结构在地震作用下的损伤。屈曲约束支撑具有良好的滞回性能,可以改善结构的延性,保护主体结构。屈曲约束支撑也因其优良的耗能能力,受到国内外学者广泛的重视和研究。但屈曲约束支撑在超高层混凝土结构中的应用还相对较少。将屈曲约束支撑应用于超高层框架-核心筒结构中,减少部分剪力墙,可减小结构地震反应。在保证结构抗震性能的前提下,实现由“以刚抗震”向适当的“耗能减震”转变。本文根据美国某超高层混凝土框架-核心筒实际工程,经过对比不同屈曲约束支撑布置方案,对模型重新设计,减少部分剪力墙,并在X方向和Y方向分别对称加设屈曲约束支撑,应用Midas.Building建立结构分析模型,采用振型分解反应谱法对结构进行多遇地震作用下结构响应计算,对比结构周期比、层剪力、层间位移角等数据。采用Pushover分析方法和动力时程分析方法对结构进行罕遇地震作用下结构响应计算,从整体层次、主要受力构件层次、结构损伤分布等方面衡量结构的抗震性能。采用增量动力分析方法,分析结构随地震动强度变化而变化的趋势,对所得到的IDA曲线进行百分位回归,确定极限状态点,将IDA方法应用到结构基于性能评价方法中。研究表明,在超高层混凝土结构中,剪力墙是最主要的抗侧力构件,屈曲约束支撑相对于剪力墙布置更加灵活,可以剪力墙、外框架协同工作。结构在多遇地震作用下,合理布置的屈曲约束支撑可有效降低结构自重,减小结构的地震反应,并且可以提高结构的抗侧刚度和抗扭刚度。在罕遇地震作用下,屈曲约束支撑将地震作用下吸收的能量转化为结构阻尼,增大了结构阻尼比,具有良好的耗能能力,有效降低结构的损伤。
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