分析方法 筒中筒結構簡化分析方法綜述

本文格式為Word版，下載可任意編輯——分析方法筒中筒結構簡化分析方法綜述

筒中筒布局簡化分析方法綜述

筒中筒布局簡化分析方法綜述城市的不斷進展意味著超高層建筑的需求與過去相比有了明顯的增加，為了保障建筑的質(zhì)量，對于技術層面上的要求當然也就比過去更高。筒中筒布局因其自身優(yōu)良的性能，良好的抗風性與抗震性，而被廣泛的應用在超高層建筑布局中。本文概述了筒中筒布局的剪力滯后效應，隨后介紹了筒中筒布局的簡化分析方法，結果指出筒中筒布局分析還不夠透徹，仍需要更多的研究。

TU973.17A1、引言筒中筒布局體系是超高層建筑布局中常用的一種布局體系，這種布局體系是由外框筒和核心筒組成，其核心筒通常是鋼筋混凝土剪力墻和連梁組成的薄壁筒，而外筒主要是密柱和群梁組合而成的框筒[1]。由于筒中筒布局在超高層建筑中應用分外廣泛，這種布局的分析方法也得到了廣泛重視。本文將對筒中筒布局的分析方法舉行探討。

2、筒中筒布局的剪力滯后效應框筒可以看成是開了口的實腹筒，但兩者的受力狀態(tài)和變形有很大區(qū)別。實腹筒在水平荷載下受彎時，由于腹板的豎向抗剪剛度極大，幾乎不使腹板產(chǎn)生豎向剪切變形，因而實腹筒受彎時各水平截面并不展現(xiàn)任何翹曲而保持平截面，而框筒裙梁雖然高跨比大，但豎向彎剪剛度依舊有限?？蛲苍诳範巸A覆力矩時，水平截面的豎向應變不再符合平截面假定，稱為“剪力滯后效應”[1]，即框筒的腹板框架和翼緣框架在角區(qū)鄰近的應力大于實腹筒體，而在中間片面的應力均小于實腹筒體。

3、筒中筒布局簡化分析方法近些年來，隨著科學技術的進展，計算機性能有了明顯的提高，筒中筒布局的簡化分析方法得到了較好的進展，與其他方法相比，具有良好的通用性和精確性，在筒中筒布局舉行精確分析或設計驗算有較高的參考價值。

3.1等效連續(xù)體法文獻[2]將外框筒等效為四角加強的等效實體筒，計及彎曲和剪切變形，內(nèi)筒考慮為1根彎剪桿件。由內(nèi)外筒在各樓層處水平位移相等的條件建立變形協(xié)調(diào)微分方程，同時利用邊界和協(xié)調(diào)條件求解水平位移的解析解，進而計算出內(nèi)外筒的內(nèi)力。

文獻[3]用分段等厚的各向異性連續(xù)體彈性等效原布局的外框筒，用余能原理求外筒的柔度矩陣。由內(nèi)外筒位移協(xié)調(diào)方程求得在樓層處內(nèi)、外筒間的相互作用力，再分別對內(nèi)外筒舉行靜力計算。

3.2傳遞矩陣法文獻[4]根據(jù)內(nèi)外筒在各樓層處水平位移相等的條件建立變形協(xié)調(diào)微分方程，采用傳遞矩陣法求解。其缺點是需用迭代法求內(nèi)外筒剪力調(diào)配系數(shù)。

為了抑制上述缺點，文獻[5]對布局變形協(xié)調(diào)微分方程采用整體傳遞矩陣的初參數(shù)解，利用邊界條件確定初參數(shù)后，通過矩陣遞推計算出水平荷載作用下內(nèi)外筒的變形和內(nèi)力。

文獻[6]以連續(xù)化數(shù)學模型和能量變分原理為根基，導出的變截面高層框筒布局的微分方程組，根據(jù)變截面框筒結構的截面沿高度為階形變化的特點，以每個一致截面的層作為一個計算單元，由微分方程組導出每個單元的單元矩陣、截面矩陣和傳遞矩陣，進而采用傳遞矩陣法舉行分析。

3.3超元法超元法實質(zhì)上是一種基于連續(xù)化的矩陣位移法。采用等效柱模型，將布局抗側力單元連續(xù)化，導出以每層為一大單元的剛度矩陣，然后借助矩陣位移法分析問題。文獻[7]在筒中筒布局承受水平荷載作用的簡化分析過程中，利用連續(xù)化處理得到單元位移函數(shù)，導出內(nèi)外筒組合的超級元單元剛度矩陣和等效荷載矩陣，按樓層或剛度的不同將其劃分成超級單元，利用矩陣位移法求解筒中筒布局的位移和內(nèi)力。

3.4狀態(tài)空間法筒中筒布局由于其外框筒繁雜的受力性能，對其舉行精確分析也就變得特別困難。文獻[8]將狀態(tài)空間法引入到筒中筒布局的協(xié)同分析中，采用連續(xù)化模型，導出筒中筒布局協(xié)同分析的狀態(tài)空間表達式，用精細積分法求出問題的高精度數(shù)值解。

3.5哈密頓對偶體系文獻[9]在布局連續(xù)化假定的根基上，將內(nèi)筒和外筒視為鐵摩辛柯梁，同時考慮內(nèi)筒和外筒的剪切與彎曲變形，建立了筒中筒布局協(xié)同分析的哈密頓對偶體系，其系統(tǒng)矩陣具有辛矩陣的特性，用精細積分法求解。

文獻[10]根據(jù)連續(xù)化原理，把框筒等效連續(xù)化為由各向異性板和角柱圍成的等效實腹薄壁筒，引入縱向位移的三次樣條插值函數(shù)，建立考慮剪力滯后影響的框筒布局受彎分析的哈密頓對偶求解體系，用精細積分法求解。

4、展望目前來說，筒中筒布局已普遍運用于超高層甚至是超超高層建筑中，理由很簡樸，由于其獨特的空間布局體系。更為重要的一點是，當普遍建筑達成某一高度時，普遍的剪力墻，框架剪力墻等的側向剛度不能得志設計要求。同時，建筑物越來越傾向于將靠外墻房間做成室內(nèi)無柱的大空間，以便肆意設置隔墻，按需要劃分房間，以求功能與布局形式統(tǒng)一。