高层建筑抗震设计国内外研究现状
时间:2017-06-13 22:01 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 全世界每年都发生很多的自然灾害及人为灾害。高层建筑结构的发展是与各种灾害相斗争的过程。高层建筑在使用过程中，除了承受各种正常的荷载以外，还要抵抗结构产生直接危害的地震、风灾、洪灾、火灾、地质灾害、爆炸灾害及冲击灾害等自然灾害[4]。由此可知，结构抗灾包括抗震、抗风、抗洪、抗火等[5]。 其中，抗震设计一直是高层建筑结构设计的重中之重。地震作用影响因素极为复杂，它是一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用，目前规范给出的计算方法还是一种半经验半理论的方法，要进行精确的抗震计算还有一定的困难，因此高层建筑抗震安全问题必须引起建筑师们的高度重视，需要及时采取有效措施，防患于未然[6]。结构工程师在进行结构分析与设计的时候，要尽量使得所设计的结构在强度、刚度等方面达到最佳，从而实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素。在讨论建筑物在地震作用下的反应，就必须建立在了解地震作用和结构动力特性的基础上，使用计算机进行分析。对此，国内外不少学者都正致力于研究高层建筑结构分析的新理论新方法，并取得了许多研究成果。10196 在地震响应分析理论研究方面。有关地震波的输入，有学者通过具有不同自振频率的单自由度系统地震响应的数值计算，讨论了基于运动学和动力学关系所形成的不同地震动时程输入模式对计算结构地震响应的影响，并通过数值计算结果表明，不同地震输入模式对计算结构地震响应是有较大的影响的，且要慎重应用地震位移输入模式[7]。有关地震反应的求解方面，有学者提出将传递矩阵法与精细积分法中的指数矩阵运算技巧结合起来，在频域内对结构进行动力分析。与传统的传递矩阵法相比，无需对微分方程进行求解，只需按照迭代公式进行计算，就可以得到所需要的传递矩阵。这种方法公式简单，理论上可实现任意精度，而且计算效率高，能够快速、高精度的进行结构的地震反应分析[8]。有关振型解耦方面，有学者分析为了避免强迫解耦在过阻尼或其他特殊情况下存在的误差，推荐采用基于复振型的完全平方组合（CCQC）方法。与目前常用的CQC法相比，CCQC法完全避免了复数运算，表达方式也一样简单实用，因此很适合在实际工程和抗震设计规范中应用[9]。 在弹塑性时程分析方面，有学者基于纤文模型理论，利用PERFORM-3D软件实现了复杂超高层建筑结构的弹塑性时程分析并进行构件变形性能评估，同时通过工程实例，得到整体结构的响应、构件的变形及结构能量耗散情况，并用于研究按我国现行规范设计的超高层混凝土结构在罕遇地震作用下的非线性变形及受力特点[10]。有学者通过对某钢管混凝土框架-混凝土核心筒混合结构这一超限高层结构进行了不同设防水准的分析及验算，利用CANNY09对此结构进行了整体弹塑性分析，对设计结果进行了校核。研究结果表明，目前所采用的中震或大震设计方法能有效增加结构的抗震可靠性，但是尚存在不同类别构件设计结果与设防目标不协调的问题[11]。有学者以四川成都某高层剪力墙结构为工程背景，采用静力弹塑性分析方法和非线性时程分析方法相结合的静动力分析法，对该结构进行了粘滞阻尼消能减震分析，得到了结构的层间恢复力曲线，将其简化为三折线刚度退化模型；在此基础上，建立了该结构的弯剪型层模型，进行了动力弹塑性分析，能够发挥两种方法各自的优点，减少了计算工作量，从整体上可近似评估结构在罕遇地震作用下的抗震性能，同时也表明了采用静力弹塑性分析方法、非线性时程分析方法相结合的静动力分析法是对高层剪力墙结构进行罕遇地震作用下地震响应分析的一种实用方法[12]。 (责任编辑：qin) |