【摘 要】
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由于建筑造型原因及部分办公类建筑兼具居住属性,造成平面形状扁长的超高层建筑越来越多的出现在实际工程中。这类建筑长宽比普遍较大,为追求良好的建筑功能及有效使用面积,采用框架-核心筒结构体系,会导致结构抗侧、抗扭刚度不足且两主轴方向动力特性差异明显,对结构抗震极为不利。近年来的研究多以加强层的设置作为提高结构刚度的切入点,而加强层会导致结构产生刚度突变,形成薄弱层。本文主要研究扁长框架-核心筒结构单向
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由于建筑造型原因及部分办公类建筑兼具居住属性,造成平面形状扁长的超高层建筑越来越多的出现在实际工程中。这类建筑长宽比普遍较大,为追求良好的建筑功能及有效使用面积,采用框架-核心筒结构体系,会导致结构抗侧、抗扭刚度不足且两主轴方向动力特性差异明显,对结构抗震极为不利。近年来的研究多以加强层的设置作为提高结构刚度的切入点,而加强层会导致结构产生刚度突变,形成薄弱层。本文主要研究扁长框架-核心筒结构单向增设剪力墙对结构抗侧、抗扭刚度的影响,以及增设剪力墙的特殊框架-核心筒结构在弹性、弹塑性阶段的抗震性能。探究一种更适用于扁长超高层建筑的结构方案。首先建立扁长框架-核心筒简化模型,根据增设墙体距离结构刚心水平距离的不同,研究其对结构动力特性、位移响应的影响,总结提高扁长框架-核心筒结构抗侧、抗扭刚度的有效措施。其次,根据上述研究成果,依托实际工程,对某扁长椭圆形超高层建筑的抗侧力体系进行改进优化,形成端部带剪力墙的特殊框架-核心筒优化方案。基于设定的抗震性能目标,采用PKPM有限元软件对优化方案进行多遇地震作用下的弹性静力分析,及弹性时程补充分析,进一步验证了加强措施的合理有效。然后,为研究带剪力墙的框架-核心筒结构与普通框架-核心筒结构,在弹性阶段抗侧刚度相近的情况下,二者在大震下的抗震性能、破坏机制等方面的差异,采用扩大核心筒的方式建立对比方案。应用YJK有限元软件对两方案进行了罕遇地震作用下的静力弹塑性对比分析。最后,为了获得端部带剪力墙的框架-核心筒结构在罕遇地震下确切地弹塑性地震反应,选取三条地震波,采用ABAQUS有限元软件对其进行了动力弹塑性分析,评估了结构在罕遇地震下的抗震性能,并对主要构件损伤情况及塑性发展情况进行了详细分析。取得的主要结论如下:剪力墙布置在核心筒短轴两侧,能与核心筒形成联肢墙有效提高抗侧刚度,但扭转效应明显;剪力墙布置在核心筒长轴两侧建筑端部,对抗侧刚度贡献不大,但可明显增强结构抗扭刚度。端部带剪力墙的框架-核心筒结构,在节约使用面积的同时,能有效提高扁长建筑Y向抗侧刚度及整体抗扭刚度,改善结构主轴动力特性差异,无薄弱层及承载力突变产生。在大震下,结构能满足“大震不倒”的性能目标,结构进入弹塑性的层次分明,发挥多道抗震防线机制,具有良好的抗震性能,其耗能、破坏机制与普通框架-核心筒结构一致,但位移控制能力优于普通框架-核心筒方案,在一定程度上可以提高结构在罕遇地震下的安全储备并降低结构震后的修复成本。
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