多维地震作用下连体结构抗震性能分析

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随着高层建筑的日益发展,对建筑功能多样化的要求也越来越高。高层连体结构由于外型和功能的多样化,在现实生活中的应用也越来越广泛。连体结构是由设置在一定高度的连接体把两个或者多个塔楼连接在一起而形成的一种复杂的结构形式。由于连接体的存在,使塔楼间存在较强的空间耦合作用,它的分析方法、受力特点和破坏方式均复杂于一般的单塔高层建筑。按照《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)规定,连体结构属于“复杂高层建筑”,应该采用更严格的抗震措施进行设计。对连体结构采用合理的地震动输入方式进行分析,是摆在广大学者和工程技术人员面前的难题。  本文针对典型高层双塔连体结构进行研究,首先以某工程为研究背景,建立连接体设置位置和连接方式不同情况下的计算模型,然后运用有限元分析软件SAP2000,根据不同结构设计方案进行动力耦合分析,研究地震动输入方式的差异对连体结构的影响,具体内容如下:  1.连体结构体系的分类和计算模型的研究。给出连体结构体系的分类方法,指出串并联模型、三维有限元模型和连续模型等计算模型在连体结构中的适用性。  2.对高层连体结构进行刚度矩阵和动力特征研究。通过分析得知,“串并联刚片系层模型”存在平扭耦合现象,给出对称双塔结构的六种基本振型形态;最后通过算例分析,给出连接体位置和连接方式改变时,结构自振周期的变化规律。  3.连体结构的地震响应分析。通过对连体结构抗震计算方法进行分析得知,在多遇地震作用下,振型分解反应谱法仍适用于这种体系。通过对上述算例在水平单向和双向地震作用下的地震响应分析,研究连接体位置和连接方式的改变对结构顶层最大位移和主体结构受力情况的影响,并用弹性时程方法进行校核。  4.多维地震作用下的响应分析。对连体结构施加竖向地震作用,进行弹性时程分析,研究竖向地震作用对主体结构的影响;研究水平和竖向地震同时作用时,主体结构的受力变形特征,分析对比计算结果,给出相关结论。  最后对上述研究成果进行总结,指出需进一步研究的方向和亟待完成的工作。
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