竖向荷载作用下高层建筑斜交网格筒结构外鼓侧移研究

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1、竖向荷载作用下高层建筑斜交网格筒结构外鼓侧移研究刘成清罗馨怡马幵强西南交通大学土木工程学院高层建筑斜交网格筒是一种新型的高层建筑结构，其主要受力构件是斜向交叉的柱。在竖向荷载作用下，斜交网格筒结构的受力与变形特点有异于传统的正交结构。通过有限元分析发现，斜交网格筒结构在竖向荷载作用下会发生外鼓而传统正交结构无外鼓。同时，采用有限元方法对竖向荷载作用下斜交网格筒的外鼓进行了变化参数分析，总结出了影响斜交网格简结构外鼓的主要因素，进而提出了减小外鼓侧移的工程措施。关键词：斜交网格筒结构;竖向荷载;外鼓

2、侧移;有限元分析;刘成清，男，1976年出生，工学，副教授，生导师。Email:Icqtj@163.com2017-06-08基金：W家自然科学基金项目(51278428)RESEARCHONBULGEDISPLACEMENTOFHIGH-RISEDIAGRIDTUBESTRUCTUREUNDERVERTICALLOADSLIUChengqingLUOXinyiMAKaiqiangSchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity:Abstra

3、ct：Diagridtubestructureisanewstructuralpatternofhigh-risebuilding.Themainbearingmembersarethediagonalcolumns.Undertheactionofverticalloads,thestressanddeformationcharacteristicsofdiagridtubestructuresaredifferentfromtraditionalorthorhombicstructures.B

4、ymeansoffinite-elementanalysis,thediagridtubestructuretendedtooutwardbulgeunderverticalloads,whilethetraditionalorthorhombicstructurewasunchanged.Meanwhile,thechangingparametersofdiagridtubestructureunderverticalloadswereresearchedbyfinite-elementmeth

5、od,andthemainfactorsofoutwardbulgeweresummarized.Finally,theconstructionmeasurestoreducebugledisplacementofdiagridtubestructuresunderverticalloadsweresuggested.Keyword：diagridtubestructure;verticalloads;bulgedisplacement;finiteelementanalysis;Received

6、：2017-06-08随着工程技术的进步、经济的发展以及从提高土地利用率的角度出发，建筑结构朝着大型化、现代化、复杂、超高层方向发展m。高层斜交网格筒结构是近年出现的一种新型高层建筑结构体系，通常斜交网格简结构作为高层简中简结构的外筒m。斜交网格筒结构将竖向承重与抗侧力结构合二为一，是充分发掘结构空间作用潜力的一种高效结构体系，主要由斜向交叉的柱与水平环梁组成，斜柱作为主要受力构件以承受轴向力为主，环梁为其提供约束，以增强斜柱的空间受力性能［2-8］。由于斜交网格的受力模式异于传统正交结构，因此斜

7、交网格简结构的变形特点也不同于传统正交结构。在竖向荷载的作用下，斜交网格简结构呈整体外鼓趋势。然而A前对斜交网格筒结构外鼓特点的研宂较少，周健在研宄竖向荷载作用下的斜交网格受力特性时发现了斜交网格筒结构在竖向荷载作用下具有外鼓位移趋势位1;郭伟亮指出斜交网格筒结构平面形状越接近圆形，外鼓侧移越均匀［3］。在竖向荷载的作用下斜交网格简结构的外鼓会使楼板受拉，这可能导致楼板或某些构件过早地受拉破坏，因此有必要对斜交网格的外鼓特点进行深入研宄。本文应用有限元方法对在竖向荷载作用下的斜交网格筒结构展开了参

8、数化分析，总结出了竖向荷载作用下斜交网格筒结构外鼓的主要影响参数，并提出减小外鼓的措施。1斜交网格筒结构与传统正交结构对比1.1模型介绍采用SAP2000建立两组正方形平面筒中筒结构的有限元模型UL如图1所示。有限元模型A由斜交网格外筒与框架内筒组成，内外筒之间通过H型钢进行连接,其两端为铰接。斜柱采用圆形钢管截面，环梁采用H型钢，楼板采用板单元进行模拟，所有的柱与梁均采用Q345钢材，各构件截面尺寸如表1所示。模型结构总高度168m，层高4m，模型整体尺寸如阁2所示。由于对非节点