鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)方案的研究.pdf

1、巨型框架結(jié)構(gòu)體系是適應(yīng)高層建筑的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)體系，隨著巨型框架結(jié)構(gòu)的高度和體量的增大，其所承受的水平地震荷載必然很大，因此在建筑物中考慮結(jié)構(gòu)減振措施是未來(lái)高層、超高層建筑發(fā)展的必然要求。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制可以分為被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制和混合控制，各種控制手段均有其優(yōu)越性和局限性，如何根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，綜合利用各種控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提出更加安全、可靠、有效的結(jié)構(gòu)控制措施，是目前學(xué)術(shù)界、工程界急待解決的一個(gè)重要課題。本文

2、在結(jié)合巨型框架結(jié)構(gòu)的自身優(yōu)勢(shì)、綜合多種結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型減振結(jié)構(gòu)體系——鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)體系，這是巨型框架結(jié)構(gòu)體系的最新發(fā)展。已有的研究結(jié)果表明，它具有調(diào)頻質(zhì)量減振、基礎(chǔ)隔震和阻尼耗能減振等多種減振控制措施，減振效果非常顯著，而且安全可靠、易于實(shí)現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文對(duì)鋼筋混凝土巨型框架抗震結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼駝?dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究，簡(jiǎn)單介紹了試驗(yàn)的

3、概況，從兩種試驗(yàn)?zāi)Ｐ驼駝?dòng)特性、結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)、位移反應(yīng)、試驗(yàn)結(jié)束后的破壞特點(diǎn)方面進(jìn)行了詳細(xì)的比較，試驗(yàn)結(jié)果充分證明了鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的有效性，此外，將試驗(yàn)各階段試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牡卣鸱磻?yīng)理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，分析結(jié)果表明有限元計(jì)算結(jié)果是正確可靠的。對(duì)于具有非經(jīng)典阻尼的鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)體系采用高層與超高層建筑的傳統(tǒng)動(dòng)力分析方法將其簡(jiǎn)化為等效阻尼比進(jìn)行線性動(dòng)力時(shí)程分析是不準(zhǔn)確的、也是完全不必要的。本文指

4、出傳統(tǒng)動(dòng)力分析方法和計(jì)算模型的局限性，介紹了本文中所采用的各種有限單元計(jì)算模型，闡述了非線性有限元?jiǎng)恿r(shí)程分析方程的求解技術(shù)以及非線性單元的迭代計(jì)算原則，針對(duì)鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)體系受力的獨(dú)特性，建立了具有非經(jīng)典阻尼的鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)所應(yīng)采取的合理的計(jì)算模型。 本文采用非線性有限元時(shí)程分析方法對(duì)鋼筋混凝土巨型框架抗震結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，對(duì)兩種結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特

5、性和地震反應(yīng)性能進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析，揭示了鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的減振機(jī)理，進(jìn)一步論證了鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)不僅具有良好的空間協(xié)調(diào)工作性能，而且具有基礎(chǔ)隔震、調(diào)頻質(zhì)量阻尼器減振、阻尼耗能減振等多種減振功能的優(yōu)點(diǎn)。鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)主次框架主要采用兩種聯(lián)結(jié)方案：(1)采用增設(shè)次框架邊柱、主次框架分離、并在次框架底層柱頂(或柱底)設(shè)置減振耗能裝置(如夾層橡膠墊)的方案，(2)次框架樓層處設(shè)置減振耗能裝置

6、(如夾層橡膠墊)并在次框架底層柱頂(或柱底)設(shè)置減振耗能裝置(如夾層橡膠墊)的方案。本文對(duì)鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)采用的主次框架間兩種主要聯(lián)接方案在不同地震強(qiáng)度以A<,max>、調(diào)諧比ξ、質(zhì)量比μ、屈服剛度比η下的影響規(guī)律方面進(jìn)行了深入的對(duì)比分析，并對(duì)兩種聯(lián)接方案作出了綜合評(píng)價(jià)。兩種聯(lián)系方案下的減振結(jié)構(gòu)均具有顯著的減振效果，在許多抗震指標(biāo)方面比較接近，第一種聯(lián)接方案的減振效果更好一些，但是，第二種聯(lián)接方案的次框架內(nèi)力明顯小于第一

7、種聯(lián)接方案次框架的內(nèi)力，由于第二種聯(lián)接方案的很大一部分樓層剪力由聯(lián)接處的減振耗能裝置支座傳遞給了主框架。本文建議采用第一種聯(lián)接方案。 本文首次闡述了在鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)主次框架間設(shè)置粘滯阻尼器耗能減振的基本原理，建立了粘滯阻尼器計(jì)算模型，對(duì)在主次框架間設(shè)置粘滯阻尼器的鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了深入的探討，研究結(jié)果表明，在主次框架間設(shè)置粘滯阻尼器能夠有效降低鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)

8、構(gòu)的地震反應(yīng)，防止主次框架間的結(jié)構(gòu)地震碰撞破壞，同時(shí)研究了粘滯阻尼器主要?jiǎng)恿?shù)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的影響規(guī)律，并就其設(shè)置的位置和數(shù)量也進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 本文對(duì)兩種隔震支座(LRB和FPS)方案鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了比較研究(目前，有關(guān)FPS隔震支座方面的研究在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)導(dǎo))，闡述了LRB隔震支座和FPS隔震支座的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、工作原理，建立了兩種隔震支座的計(jì)算模型，采用有限元方法對(duì)具有不同隔震裝置的鋼筋混凝