高層斜交網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能及地震失效控制研究.pdf

1、21世紀(jì)初，Norman Foster將斜交網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用于瑞士再保險(xiǎn)大廈(2004)和紐約赫斯特大廈(2006)，引起了世界各國(guó)建筑師和結(jié)構(gòu)工程師的關(guān)注。在隨后的幾年中，國(guó)內(nèi)外該類型高層、超高層建筑日益增多，然而現(xiàn)階段該類型體系的抗震性能研究，特別是強(qiáng)烈地震作用下的失效模式和失效控制指標(biāo)尚不明確。為解決目前高層建筑斜交網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)體系理論研究落后于工程實(shí)踐的問題，本文分別從體系的受力特點(diǎn)、協(xié)同工作性能、抗震性能、大震失效模式優(yōu)選及失

2、效控制指標(biāo)等方面展開研究。
　?。?）針對(duì)高層斜交網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)體系的重要受力元素——斜交網(wǎng)格筒，研究其在豎向和側(cè)向荷載作用下的受力特點(diǎn)，包括水平環(huán)梁和交叉斜柱的內(nèi)力特點(diǎn)、分布規(guī)律以及網(wǎng)筒平面形狀對(duì)其受力特點(diǎn)的影響。補(bǔ)充給出斜交網(wǎng)格平面的抗彎剛度簡(jiǎn)化計(jì)算方法并對(duì)網(wǎng)筒整體抗彎剛度的計(jì)算方法進(jìn)行修正，提出了斜交網(wǎng)格筒在典型側(cè)向荷載作用下的側(cè)移簡(jiǎn)化計(jì)算方法，基于該方法探討了網(wǎng)筒主要參數(shù)的敏感性并給出敏感性排序。
　?。?）在同時(shí)考慮內(nèi)

3、外筒的彎曲變形和剪切變形的基礎(chǔ)上，對(duì)體系進(jìn)行了連續(xù)化等效，建立了體系平衡微分方程，給出了體系在工程常見三種側(cè)向荷載作用下的結(jié)構(gòu)側(cè)移以及內(nèi)外筒樓層內(nèi)力的解析解?？偨Y(jié)了內(nèi)外筒協(xié)同工作性能，闡述了斜交網(wǎng)格筒網(wǎng)格形式的主要影響因素，探討了不同斜交網(wǎng)格筒網(wǎng)格形式以及不同網(wǎng)筒高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度和外筒斜柱材料用量的影響并給出相關(guān)參數(shù)的優(yōu)選取值方法。
　　（3）對(duì)典型鋼管混凝土斜交網(wǎng)格筒-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)靜力彈塑性推覆分析和動(dòng)力彈

4、塑性時(shí)程分析?？偨Y(jié)了體系塑性發(fā)展過程及構(gòu)件屈服順序，闡述了斜交網(wǎng)格筒構(gòu)件屈服路徑及空間工作性能，并從斜交網(wǎng)格筒作用力的變化解釋了內(nèi)外筒間內(nèi)力重分配的原因，明確了內(nèi)外筒內(nèi)力分配特點(diǎn)，基于內(nèi)外筒抗側(cè)剛度的發(fā)展過程，說明了結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度退化的主要原因，分析了體系抗側(cè)剛度、塑性耗能的關(guān)鍵構(gòu)件，探討了體系的抗震概念。
　?。?）通過對(duì)高層斜交網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)典型模塊縮尺模型進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，較好地驗(yàn)證了體系構(gòu)件的塑性發(fā)展順序、斜交網(wǎng)格筒構(gòu)件失效路徑、

5、斜柱屈服機(jī)制等抗震性能?；诟邔有苯痪W(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目，將論文前期研究成果應(yīng)用到典型實(shí)際結(jié)構(gòu)中，一方面較好地驗(yàn)證了研究成果，另一方面也有效地指導(dǎo)了實(shí)際工程應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
　?。?）基于高層斜交網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)的抗震性能分析了體系主要的影響因素，并基于體系的塑性耗能分布規(guī)律和分配特點(diǎn)探討了其對(duì)體系大震失效模式的影響規(guī)律，結(jié)合結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)思想建立了體系的失效模式優(yōu)選原則，得到了體系的大震優(yōu)選失效模式。
　?。?）通過