带分散筒的巨型结构抗震性能研究

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1、广州大学硕士学位论文带分散筒的巨型结构抗震性能研究专业：结构工程硕士生：曾春辉指导教师：摘要核心筒作为框架-核心筒结构的主要抗侧力构件，一般位于结构的中间，在罕遇地震作用下,核心筒因刚度过大而承担绝大部分地震力首先遭到破坏,而后外框架因刚度不足导致整个结构变形过大而迅速破坏。针对地震作用下核心筒破坏的问题以及框架-核心筒结构刚度相对集中的特点，利用分散筒结构的建筑和结构优点，本文将分散筒与巨型结构结合形成带分散筒的巨型结构，解决框架-核心筒刚度相对集中的问题，改善结构的抗震性能。本文首先采用非线性有限元软件对比研究带分散筒的巨型结构和框架-核心筒的抗震性能,分别从结构层间位移角、顶点位移、基

2、底剪力等宏观参数和核心筒中剪力墙材料损伤等角度来对比研究两种结构体系的整体性能与地震损伤性能。在此基础上通过研究结构在地震作用下的能量反应探究带分散筒的巨型结构的强震损伤模式。最后，基于能量的评估标准，研究带分散筒的巨型结构关键性能参数对结构抗震性能的影响，为该结构体系抗震性能理论研究提供一定的基础。本文主要开展以下几个方面的研究工作：（1）为了评估强震作用下带分散筒的巨型结构的抗震性能，通过对比研究带分散筒的巨型结构和框架-核心筒结构在不同地震动作用下宏观参数和核心筒中剪力墙材料损伤情况，得出以下结论：在提供相同抗侧刚度的前提下，带分散筒的巨型结构地震响应小于框架-核心筒结构。核心筒中剪力

3、墙材料损伤方面，在核心筒混凝土受压损伤的分布上，带分散筒的巨型结构比框架-核心筒结构更分散，主要分布在核心筒的底部以及巨型层附近，且损伤程度较框架-核心筒结构轻微，框架-核心筒结构出现严重损伤，而带分散筒的巨型结构仅出现轻度损伤。从控制核心筒中剪力墙损伤来看，带分散筒的巨型结构优于框架-核心筒结构。因此带分散筒的巨型结构能够改善核心筒的破坏问题，并能够将能解决核心筒刚度相对集中的问题，具有良好的抗震性能。（2）为了更全面的评估带分散筒的巨型结构的抗震性能和损伤模式，研究带分散筒的巨型结构在不同地震动特性对结构滞回耗能的影响以及能量在结构各楼层的分布I带分散筒的巨型结构抗震性能研究情况以及各构

4、件在各楼层的分布规律。对不同强度地震作用下地震能量在结构各层、各构件间的分配规律及各楼层和各构件间的能量传递、分布、累积、转化、耗散，建立地震能量反应与传统的地震反应和损伤之间的关系，确定结构地震损伤模式。地震作用下，带分散筒的巨型结构主要依靠滞回耗能和阻尼耗能抵抗地震输入能量，结构的主要滞回耗能分布在巨型层和结构底部楼层。结构中各构件的损伤状态反应了带分散筒的巨型结构的屈服顺序是先主结构后次结构，而主结构中的屈服顺序是先巨型梁后巨型柱（分散筒），巨型梁中的屈服顺序是先竖腹杆后斜腹杆。验证了带分散筒的巨型结构设计和强震作用下结构损伤模式的合理性。（3）为了研究带分散筒的巨型结构关键性能参数对

5、结构抗震性能的影响，本文结合带分散筒的巨型结构的结构特点，提出结构的简化模型，推导出主次结构的抗侧刚度比，研究跨数、层数、主结构梁柱线刚度比和次结构梁柱线刚度比等关键结构参数对结构性能的影响，提出了主次结构抗侧刚度比的合理取值，并通过具体的模型分析了影响主结构梁柱线刚度比的结构参数对结构抗震性能的影响，为带分散筒的巨型结构的抗震性能研究提供一定的理论基础。关键词：带分散筒的巨型结构；抗震性能；能量反应；损伤模式；关键性能参数II广州大学硕士学位论文StudyonSeismicPerformanceofMega-structurewithDispersiveTubesMajor:Name:Su

6、pervisor:AbstractAsthemainlateral-force-resistingelementoftheframe-coretubestructure,thecoretubeisgenerallylocatedinthemiddleofthestructure.Undertheactionofrareearthquakes,thecoretubeissubjectedtothedestructionofmostoftheseismicforcesduetotheexcessivelylargestiffness,andtheouterframeisdamaged.Insuf

7、ficientstiffnessresultsinexcessivedeformationoftheentirestructureandrapidfailure.Inviewoftheproblemofcoretubefailureunderearthquakeandtherelativeconcentrationofframe-coretubestructurestiffness,thearchitectu