偏心支撑钢管混凝土结构核心筒体系抗震性能研究综述

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时间:2018-12-13

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1、带偏心支撑钢管混凝土框架—核心筒体系抗震性能研究综述研究目的及意义20世纪以来,我国经济空前发展,人们生活水平的要求越来越高,大量的高层建筑犹如雨后春笋般的进入了人们的视线。高层建筑具有占地面积小的优点,能够更加多的使用空间资源。这几年,土地价格也越来越高,迅速增长的城市人口和日益减少城市空地使得建筑高度在不断的增加,提高结构抵抗水平荷载作用的抗侧移刚度就显得尤其重要。为满足建筑功能和结构的两重要求,框架一核心筒结构在工程实际广泛运用。在最近几年,我国发生的里氏8.1级汶川大地震和7.1级玉树大地震使我国遭受了很大的经济损失,人们生活财产安全没有基本保障,

2、鉴于此,加快我国对建筑的抗震事业研究具有空前的紧迫性和必要性。当框架布置在周边,筒体布置在中间时,就成为框架一核心筒结构。它是框架一剪力墙的一种特例,剪力墙组成的核心筒成为抵抗水平力的主要构件,因此把它归入筒体体系,实际上,它的受力变形特点与框架一剪力墙结构相同。它与框架一剪力墙结构一样,具有协同工作的许多工作优点。此外,如果采用大截面的柱,这种结构外框架间距可达8一9m,甚至更大,而且布置方式可多变,因而允许较大的窗户,建筑立面灵活,可以获得良好的外观。若采用无粘结预应力楼板,或采用钢梁一压型钢板一现浇混凝土楼板,外框架与核心筒的间距可以达10m以上。使

3、用空间大而灵活,采光条件好,是高层公共建筑和办公用房的理想选择。在高度较大时,还可以设置伸臂,成为框架一核心筒一伸臂结构,设置伸臂可减小侧移,其建筑高度可达60一100层。因此成为近年来在各种高度的高层建筑中应用最为广泛的一种结构。[1]偏心支撑钢管混凝土框架—核心筒体系概述1990年以后,我国进入了高层建筑发展的关键时期,大量超高层建筑迅速得到了发展。在大多数超高层建筑中,主要采用了三种结构形式,即:框架筒体体系、框架支撑体系和束筒体系。而在我国上海地区的超高层建筑主要是由钢框架—核心筒结构构成。其中最高的钢框架—核心筒结构是深圳帝王大厦。在国外,钢框架

4、—核心筒结构很少应用于超高层建筑,特别在抗震结构中很少看到。钢框架—核心筒结构在学术界的争议还是很大,主要是因为钢框架核心筒结构的地震剪力80%以上是由筒体结构承受,而筒体结构其实就是一根立在地面上的悬臂梁,高宽比非常的大,在地震水平作用下,容易发生较大的位移,而框架只承担少部分的地震水平剪力作用。《高层建筑混凝土结构设计规程》【2】规定:“框架承担的剪力不得小于底部剪力的25%。”这就要求外框架加大钢结构的用量,用来承担这25%的地震剪力作用,其实这对钢框架—核心筒结构本身的造价也是一个很大的挑战。在近年,支撑的使用,大大提高了外钢框架侧向刚度,使得整个

5、结构的顶点位移和层间位移比无框架结构有了很大的减小[3],并且偏心支撑结构的具有很好的消能特性,分担了筒体结构在整个体系中所承担的荷载。在最近高速发展的经济的推动下,偏心支撑钢框架—核心筒结构得到了极大的运用和发展。钢框架核心筒体系是一种外部由钢框架结构组成,内部有筒体结构体系包围的一种混合结构体系。钢框架混凝土的筒体结构主要由钢筋混凝土结构组成,故受力特点与框架剪力墙结构具有一定的相似性。偏心支撑结构正式应用于高层建筑是在20世纪七十年代,主要是K形支撑、V型支撑和人字形,目前我国对对K型支撑的研究比较多,苏州科技学院的学者对K形支撑的地震反应分析,结构

6、影响系数和动力性能都进行了深入的研究【4】【5】【6】。偏心支撑框架结构中的受力性能很大程度上取决于偏心支撑的耗能梁端的性能。耗能两端本身由于跨度小,高跨比大,能够同时承受较大的剪力和弯矩,在偏心支撑框架结构体系中起到了“保险丝”的作用。我国已有的工程实践表明:混凝土核心筒的刚度相对有余,但强度不够;钢框架结构强度相对有余,但刚度不够,这就表现为两种结构混合在一起时作用的不协调性。而偏心支撑钢框架结构不仅能够增加钢框架的外部结构侧向刚度,同时也能消耗核心筒传来的一部分地震能量,真正的起到了“第二道防线”的作用,使得整体偏心支撑钢框架—核心筒结构在刚度和强度

7、上能够更加好的共同抵抗地震力水平作用。核心筒体系其实是剪力墙的一种,其具有较大的抗侧刚度,主要承担了85%以上的剪力与绝大部分的倾覆力矩。在偏心支撑钢框架—核心筒体系中是主要的受力结构。在设计中,往往核心筒才是设计的关键,其承受的整个结构绝大部分的荷载,容易发生倒塌,倾覆等破坏。《高层建筑混凝土结构技术规程》【2】规定:“尽管框架—核心筒结构由于剪力墙组成筒体而大大提高了抗侧力能力,但周边稀柱框架较弱,设计上的处理与框架—剪力墙结构仍是基本相同的。对框架部分的抗震设计要求不应降低,个别情况要求更严。”偏心支撑混凝土框架结构研究综述清华大学的熊俊用sap20

8、00软件对内蒙古9层商住楼进行了弹性力学性能、模态、反应谱分析和弹

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