高層斜交網(wǎng)格筒結構體系力學性能及地震失效控制研究.pdf

1、21世紀初，Norman Foster將斜交網(wǎng)格筒結構成功應用于瑞士再保險大廈(2004)和紐約赫斯特大廈(2006)，引起了世界各國建筑師和結構工程師的關注。在隨后的幾年中，國內外該類型高層、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，特別是強烈地震作用下的失效模式和失效控制指標尚不明確。為解決目前高層建筑斜交網(wǎng)格筒結構體系理論研究落后于工程實踐的問題，本文分別從體系的受力特點、協(xié)同工作性能、抗震性能、大震失效模式優(yōu)選及失

2、效控制指標等方面展開研究。
　?。?）針對高層斜交網(wǎng)格筒結構體系的重要受力元素——斜交網(wǎng)格筒，研究其在豎向和側向荷載作用下的受力特點，包括水平環(huán)梁和交叉斜柱的內力特點、分布規(guī)律以及網(wǎng)筒平面形狀對其受力特點的影響。補充給出斜交網(wǎng)格平面的抗彎剛度簡化計算方法并對網(wǎng)筒整體抗彎剛度的計算方法進行修正，提出了斜交網(wǎng)格筒在典型側向荷載作用下的側移簡化計算方法，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。
　?。?）在同時考慮內

3、外筒的彎曲變形和剪切變形的基礎上，對體系進行了連續(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向荷載作用下的結構側移以及內外筒樓層內力的解析解?？偨Y了內外筒協(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)筒高寬比對結構側向剛度和外筒斜柱材料用量的影響并給出相關參數(shù)的優(yōu)選取值方法。
　　（3）對典型鋼管混凝土斜交網(wǎng)格筒-鋼筋混凝土核心筒結構進行了模態(tài)靜力彈塑性推覆分析和動力彈

4、塑性時程分析?？偨Y了體系塑性發(fā)展過程及構件屈服順序，闡述了斜交網(wǎng)格筒構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外筒間內力重分配的原因，明確了內外筒內力分配特點，基于內外筒抗側剛度的發(fā)展過程，說明了結構抗側剛度退化的主要原因，分析了體系抗側剛度、塑性耗能的關鍵構件，探討了體系的抗震概念。
　?。?）通過對高層斜交網(wǎng)格筒結構典型模塊縮尺模型進行擬靜力試驗，較好地驗證了體系構件的塑性發(fā)展順序、斜交網(wǎng)格筒構件失效路徑、

5、斜柱屈服機制等抗震性能?；诟邔有苯痪W(wǎng)格筒結構工程項目，將論文前期研究成果應用到典型實際結構中，一方面較好地驗證了研究成果，另一方面也有效地指導了實際工程應用，取得了較好的經(jīng)濟效益。
　?。?）基于高層斜交網(wǎng)格筒結構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)律和分配特點探討了其對體系大震失效模式的影響規(guī)律，結合結構抗震概念設計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