帶連廊結(jié)構(gòu)柔性連接體系的研究（可編輯）

帶連廊結(jié)構(gòu)柔性連接體系的研究廣州大學碩士學位論文帶連廊結(jié)構(gòu)柔性連接體系的研究專業(yè)：防災減災工程及防護工程20070525摘要摘要高層建筑連廊體結(jié)構(gòu)是最近十幾年來發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)形式。它是指兩個或多個高層建筑由設(shè)置在一定高度處的架空連接體相連而組成的建筑結(jié)構(gòu)形式。帶連廊的建筑結(jié)構(gòu)是公共建筑中常見的一種建筑結(jié)構(gòu)形多層建筑、高層建筑和工業(yè)建筑中。縱觀國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，大都是研究高層連廊結(jié)構(gòu)體系的計算分是從整體上考慮的，而有關(guān)連廊與主體結(jié)構(gòu)連接方式的理論分析的研究成果不多。究竟哪種連接體系最好還未有定論，當前的發(fā)展趨勢是對連廊和主體結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系進行深入的對比研究，以便了解各自的優(yōu)缺點和使用條直接用于實際工程的良好的連接體系，保證連廊結(jié)構(gòu)的抗震安全性。本文擬針對帶連廊的高層結(jié)構(gòu)的抗震性能進行研究，從改善連廊結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的連接方式這一關(guān)鍵問題入手，采用三維有限元分析方法對不同連接方式進行理論分析與比較，探索設(shè)計一種連廊與主體結(jié)構(gòu)柔性連接的優(yōu)化方案，從而改善連廊連接部位的復雜應力狀態(tài)，使該柔性連接體系能使連廊與主體結(jié)構(gòu)、主體與主體結(jié)構(gòu)之間協(xié)同工作，提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。連廊結(jié)構(gòu)中聯(lián)系各部分的關(guān)鍵在于連廊，因此擬以連廊作為本文研究的重點和突破口。主要從以下幾個方面展開研究：.對連廊與主體結(jié)構(gòu)之間采用五種不同連接方式的動力特性、動力響應、結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)耗能進行對比研究，探索出一種良好的柔性連接Ⅱ方式。.采用三維有限元分析方法對帶連廊復雜體型高層結(jié)構(gòu)廣州信合驗進行對比..采用簡化模型對影響柔性連接的雙塔連廊結(jié)構(gòu)地震反應的因素進行分析，的影響程度，為設(shè)計提供參考建議。,?帥耽.:.,,.、撕，.Ⅲ廣州大學學位論文原創(chuàng)性聲明導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。學位論文作者簽名：刁五日期：一年二月‘日廣州大學學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人授權(quán)廣州大學有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送廣州大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)書日期：。年‘月日期：年。月‘日第一章緒論隨著時代的發(fā)展和人們審美觀念的提高，現(xiàn)代建筑造型越來越新些新的結(jié)構(gòu)型式和體系更好地滿足了建筑功能和建筑藝術(shù)的要求。多高層建筑連廊體結(jié)構(gòu)是最近十幾年來發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)形式。它是指兩個或多個多高層建筑由設(shè)置在一定高度處的架空連廊體相連而組成的建筑結(jié)構(gòu)形式。由于城市建設(shè)的需要，為節(jié)省土地使用面積，并且滿足現(xiàn)代建筑多功能的要求，帶連廊的建筑結(jié)構(gòu)是公共建筑中常見的一種建筑結(jié)構(gòu)形式，廣泛應用于多層建筑、高層建筑和工業(yè)建筑中。在學校教學樓、辦公樓、圖書館等功能復雜的綜合體建筑中，常在主體與主體、主體與附屬結(jié)構(gòu)間用連廊或天橋相連以滿足不同功能的各部分建筑之間的聯(lián)系和使用要求。在高層建筑中設(shè)置空以滿足空中聯(lián)系的功能，又可以美化環(huán)境，作為休閑、娛樂的場所。在工業(yè)建筑中，架空連廊主要是用于物料運輸和人員交通的需要。為了滿足新舊建筑之間的聯(lián)系和使用要求，在新舊建筑之間加建連廊也是常用的處理方法之一。特別是隨著建筑業(yè)的發(fā)展，雙塔和多塔結(jié)構(gòu)形式應用越來越多，為了方便各塔樓之間的交通聯(lián)系和增強立面造型的美觀，經(jīng)常用連廊將多座塔樓兩兩連接在一起。連廊結(jié)構(gòu)形式多樣，本文研究的連廊結(jié)構(gòu)體系主要是由兩部分組.主體結(jié)構(gòu)：主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有框架、框架?剪力墻、剪力墻、框筒等結(jié)構(gòu)形式。主體有時是帶大底盤的雙塔樓或多塔樓的情況；有時是不帶大底盤的兩個或幾個單體的空中連接結(jié)構(gòu)。文中研究的就是不帶大底盤的這種情況。.連廊：是指連廊結(jié)構(gòu)兩個塔樓之問上部連接的部分，是連廊結(jié)構(gòu)的一個重要部分，作為一種跨越式結(jié)構(gòu)，它可以采取的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。一般常用的有桁架式、空腹桁架式、懸臂式、托梁式、吊梁式等。從材料上筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)。連廊采用的結(jié)構(gòu)形式需根據(jù)跨度、高度和建筑的使用功能的要求而定。當跨度較大時往往要用鋼結(jié)構(gòu)和預應力結(jié)構(gòu)有的設(shè)置在頂層，有的設(shè)置在中間層或底層。連廊與主體的連接分為剛性連接、鉸接連接、滑移連接和柔性連接等。采用不同的連接方式，相當于連廊端部的導致其自身受力特性有很大的不同；對于整個結(jié)構(gòu)來說，連接方式的不同會使塔樓問協(xié)同工作的程度不同，從而對整個結(jié)構(gòu)的靜力、動力性能產(chǎn)生影響。本文重點研究五種不同的連接方式。廣州大學碩士學位論文.連廊結(jié)構(gòu)的特點及分類.連廊結(jié)構(gòu)的特點連廊結(jié)構(gòu)因為通過連廊將不同的結(jié)構(gòu)連在一起，體型比一般結(jié)構(gòu)連廊結(jié)構(gòu)的受力比一般單體結(jié)構(gòu)或多塔樓結(jié)構(gòu)更復雜。它具有一系列不同于普通結(jié)構(gòu)的特點：.扭轉(zhuǎn)效應較之其他體型結(jié)構(gòu)，連廊結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動變形較大，扭轉(zhuǎn)效應較起重視。當風或地震作用時，結(jié)構(gòu)除產(chǎn)生平動變形外，還將會產(chǎn)生轉(zhuǎn)效應隨兩塔樓不對稱性的增加而加劇。即使對于對稱雙塔連廊結(jié)構(gòu)，由于連廊樓板的變形，兩塔樓除有同向的平動外，還很有可能產(chǎn)生兩塔樓的相向運動，該振動形態(tài)也將更復雜，扭轉(zhuǎn)效應更加明顯。.連廊部分受力復雜連廊是帶連廊建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，其受力較復雜。連廊部分一方面要協(xié)調(diào)兩側(cè)結(jié)構(gòu)的變形，在水平荷載作用下承受較大的內(nèi)力；另一方面當本身跨度較大時，除豎向荷載作用外，豎向地震作用影響也較明顯。為了保證安筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》.以下簡稱‘高規(guī)》中第..條規(guī)定：連接體結(jié)構(gòu)應加強構(gòu)造措施，連接體結(jié)構(gòu)的邊梁截面宜加大，樓板厚度不宜小于,宜采用雙層雙向鋼筋網(wǎng)，每層每方向鋼筋網(wǎng)的配筋率不宜小型進行全三維建模分析，連體部分的樓板應采用彈性樓板進行計算，而不能像分析無連體結(jié)構(gòu)震設(shè)計時，連體結(jié)構(gòu)的連接體應考慮豎向地震的影響。這點在設(shè)計時要特別引起注意。.連廊兩端結(jié)構(gòu)的連接方式連廊與兩側(cè)塔樓的支座連接是連廊結(jié)構(gòu)的另一關(guān)鍵問題，如果處構(gòu)的安全將難以保證。連接處理方式一般根據(jù)建筑方案與布置來性連接、鉸接連接、滑動連接和柔性連接等。每種連接方式的處均應進行詳細的分析與設(shè)計。..連廊結(jié)構(gòu)的分類..按照結(jié)構(gòu)形式分類.帶大底盤的連廊結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)形式應用的較為廣泛，大底盤也就是通常所說的裙房，是用作商業(yè)用途的；塔樓可以用作住宅、辦公樓、旅館等用途；在塔樓之間用連廊相連，以方便交通聯(lián)系。如圖.所示的舟山市行政中心大樓嘲就是此種結(jié)構(gòu)形式。.“口型”的連廊結(jié)構(gòu)第一章緒論這種結(jié)構(gòu)形式在立面上看相當于是整個建筑在立面上開了個洞口。如圖所示的廈門世紀廣場就是此種結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有大底盤，只有連廊將塔樓相連。不過連廊可以可以是多層，連廊的位置也隨設(shè)計的不同而不同。如圖.所示的上海證券大廈例就是此種結(jié)構(gòu)形式。.“異型”的連廊結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)形式通常是主體結(jié)構(gòu)形式不規(guī)則，主體結(jié)構(gòu)之間用連廊相連。如圖.所示的北京外國語大學外研社就是此種結(jié)構(gòu)形式。圖舟山市行政中心大樓圖廈門世紀廣場圖上海證券大廈圖北京外國語大學外研社....按照連廊與塔樓的連接方式們分類.強連接方式的連廊結(jié)構(gòu)廣州大學碩學位論文當連廊結(jié)構(gòu)包含多層樓蓋，且連廊結(jié)構(gòu)剛度足夠，能將主體結(jié)構(gòu)連接為整體連廊結(jié)構(gòu)屬于強連接結(jié)構(gòu)。如圖.所示的北京國際村就屬于強連接結(jié)構(gòu)。.弱連接方式的連廊結(jié)構(gòu)如果連廊結(jié)構(gòu)較弱，無法協(xié)調(diào)連廊兩側(cè)的結(jié)構(gòu)共同工作，此時可即連廊一端與結(jié)構(gòu)鉸接，一端做成滑動支座，或兩端做成滑動支用兩端滑的連廊在地震作用下，當兩塔樓相對振動較大時，要注意避免連廊滑落及連廊同塔樓發(fā)生碰撞對主體結(jié)構(gòu)造成破壞。實際工程中可采用橡膠墊或聚四氟乙烯板廊之間設(shè)置限位裝置。當采用阻尼器作為限復位裝置時，也可歸為弱連接方式。.連廊結(jié)構(gòu)的應用和發(fā)展前景..連廊結(jié)構(gòu)的應用現(xiàn)狀隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，建筑高度越來越高，其建筑立面造型也越來越多樣化。因此，在國內(nèi)外近代高層建筑結(jié)構(gòu)中，這種雙塔樓和連廊的結(jié)構(gòu)形式由于其現(xiàn)代化的氣息而為建筑師們所鐘愛，在一些重大的工程中.馬來西亞雙塔：馬來西亞吉隆坡城市中心主樓，對稱雙塔，層，高米，在兩塔樓中間位置設(shè)置了連廊，為世界上高度最高的連體廊結(jié)構(gòu)。.舟山市行政中心大樓”:位于舟山市臨城開發(fā)新區(qū)，是舟山市目前最高的標志性建筑。大樓總建筑面積.’,該工程地下有層，地上層，建筑總高度.。地下為平戰(zhàn)結(jié)合汽車庫，地上為辦公用房。~層為~層為雙塔建筑，采用框架.剪力墻結(jié)構(gòu)體系，單塔的平面尺寸為.。雙塔在~層設(shè)連廊相連，其中兩塔樓之間的連廊凈跨度為.,寬度.。如圖..深圳市福田圖書館是由深圳市福田區(qū)政府投資興建的一座具有多功用鋼筋混凝土框架.剪力墻，結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，平面總尺寸為.。如圖..廣州信合大廈：位于廣州市珠江新城華廈路與臨江大道交匯處西北側(cè)，為鋼框架?鋼骨混凝土核心簡體結(jié)構(gòu)體系，鋼筋混凝土樓板。地下層，地面以。主體結(jié)構(gòu)的平面呈形。在第層有架空連廊將主體結(jié)構(gòu)與獨立的第一章緒論觀光塔相連，整座建筑在地平面上的投影面積約為×。.北京國際村：位于北京朝陽區(qū)西壩河東里，其段為一棟連廊建筑。本工程結(jié)構(gòu)地下兩層，地面以上層，結(jié)構(gòu)總長度.,寬度.,.兩結(jié)構(gòu)通過連廊結(jié)構(gòu)相連，成為一體。連廊部分采用鋼結(jié)構(gòu)，跨度為.,其下部為三榀.高的鋼桁架，其上部為層鋼框架。如圖..長春理工大學科技大廈：位于長春市衛(wèi)星路南側(cè)，建筑面積.萬，建筑平面為弧形，外弧長.,內(nèi)弧長.,未設(shè)縫。建筑主體寬度.,建筑高度.,采用框架混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地上層雙塔，地下連廊部分采用混凝土箱梁在~層將兩塔相連，連廊跨度長邊為.,使使用功能為展廳。如圖.辦公、公寓、商業(yè)、餐飲等為一體的大型高層綜合性建筑，地下層，裙房層，主樓由座、座兩個平面為“”形的層高層塔樓組成，主體結(jié)構(gòu)最大苛層以上洞口上方有六層通過鋼結(jié)構(gòu)的連廊相連成一體，連廊部分跨度圖北京國際村圖石深圳市福田圖書館..廣州大學頌七學位論文圖長春理工大學科技大廈圖南京朗瑪國際廣場....連廊結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景斷向更高、又具有良好的視野，大跨度的連廊結(jié)構(gòu)還具有特殊的使用功能例如可被用作觀光走廊或咖啡廳等。在建筑物之間建設(shè)空中走廊、綠化走廊，也能夠節(jié)省城市美化城市環(huán)境。隨著對連廊建筑形式的深入研究，相信這種連廊結(jié)構(gòu)體系的運用將越來越普遍。.連廊結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀..連廊結(jié)構(gòu)的理論研究許多科研和設(shè)計人員均對這種復雜的連廊建筑結(jié)構(gòu)進行了大量的分析和研.連廊兩端的連接方式的處理浙江大學的黃坤耀川等人在對雙塔連廊結(jié)構(gòu)的靜力分析中提出，當塔樓受沿塔樓排列方向的縱向荷載作用時，把連廊兩固定端放松為鉸支。計算結(jié)果同未放松時相比可以看出，連梁兩端轉(zhuǎn)角放松后對兩塔樓的連接作塔樓塔受垂直于塔樓排列方向的橫向荷載作用時，把連廊兩固定端放松為鉸支。計算結(jié)果同未放松以及未設(shè)連廊時的比較可以看出，連梁兩端轉(zhuǎn)角放松使得連體在水平面內(nèi)的連接作用完全喪失、自身也基本不受力。第一章緒論連廊兩端同塔樓的連接除了剛接和鉸接這兩種常用的連接方式種連接方式一彈性連接。彈性連接最簡便的方法是采用橡膠墊。由于橡膠墊可以取各種不同的參數(shù)，使連廊同塔樓的連接剛度在很大的范圍內(nèi)變尋找到一種比剛接或鉸接更為合理的連接方式，它能使連梁自身且對整體結(jié)構(gòu)的受力也有利。重慶大學的章一萍例分析了連廊與塔樓的三種連接形式：第一種為連廊兩端與塔樓為剛性連接；第二種為連廊一端與塔樓為滑移連接，另一端為剛性連接；第三種為連廊兩端與塔樓為鉸接。分析得出三種不同的支座形式對對稱結(jié)構(gòu)的周期、樓層剪力和位移的影響有如下規(guī)律：對結(jié)構(gòu)自振周期的影響很小，最大相差僅.%支座剛接時，結(jié)構(gòu)的周期最短，結(jié)構(gòu)的整體剛度大于其他的支座形式；對連廊部分支座的約束越小，地震剪力越大：相對于方向，對方向的影響大，但總的來講，對位移的影響都不分析得出三種不同的支座形式對不對稱結(jié)構(gòu)的周期、樓層剪力和位移的影響有如下規(guī)律：支座剛接時，結(jié)構(gòu)的周期最短，剛度最大；相對于方向來說，對方向的影響大，但總的來講支座形式的改變對結(jié)構(gòu)樓層剪力的影響都不大，方向最大的也僅有.%;很小，最大為.%。浙江大學建筑設(shè)計研究院吳杰等人以舟山行政中心雙塔連廊高層建筑為例，通過對連廊兩端剛接和兩端懸臂兩種不同形式的支座處理方結(jié)果表明：雙塔連廊高層建筑其連廊與雙塔之間宜采用剛性連接端固接、一端滑動或兩端滑動的盆式支座加阻尼器的方式。若采用連廊中間設(shè)抗切實可行的抵抗結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)的措施。清華大學的劉晶波等人對文中的連廊一端為鉸支座，另一端為單向滑動支座這種結(jié)構(gòu)形式的動力特性及變形特點進行了研究，同時對連廊與塔樓連接處設(shè)置夾層鋼板橡膠墊方案進行了計算分析。浙江大學的馮春鵬【得出結(jié)論：剛性連接是最常用的一種連接方兩塔樓變形的協(xié)調(diào)能力最強，使整個結(jié)構(gòu)具有較強的整體性，適用于連廊剛度較連廊跨度比較大的情況；滑動連接則完全不能協(xié)調(diào)兩塔樓問的變形，一般只適用于連廊位置比廣州人學碩‘學位論文較低，跨度比較小的情況；彈性連接是介于剛性連接和滑動連接之問的一種連接時對整體結(jié)構(gòu)的受力有利。廣東省建筑設(shè)計研究院的侯家健?等人得出結(jié)論：柔性連接方案可以釋放塔樓對連廊部分的約束，減小連廊內(nèi)力。對于單塔剛度較大的結(jié)性連接方案具有構(gòu)造簡單，容易實施的優(yōu)點，但需要仔細調(diào)整塔減少不對稱導致的復雜受力。.地震響應分析西安理工大學的田潔叫等人采用平面框架?半無限地基系統(tǒng)的分析模型對帶連廊的結(jié)構(gòu)進行了地震響應分析，分析結(jié)果表明：增加連廊以在對結(jié)構(gòu)具有一定的減震作用。黃坤耀等人提出對雙塔連廊高層建筑結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析時，對連廊的處理通常有二種簡化方法：一是不考慮連廊的作用而把兩塔樓分立開來；二是把兩塔樓樓層和連廊樓層一起當作一個剛性樓層。文中對主結(jié)構(gòu)采用凝聚模型，把連廊看作一彈性梁，應用時程分析法，就對稱和非對稱雙塔連廊結(jié)構(gòu)，分析了連廊剛度變化對結(jié)構(gòu)動力特性和地震響應的影響，并探討了上述兩種簡便算法的適用條件。重慶郵電學院的周優(yōu)文等人針對連廊結(jié)構(gòu)中連廊與塔樓的連接方式、連廊的剛度變化以及連廊的位置上下變化不同的情況，用彈性反應譜分析方法分別對對稱和非對稱的連廊結(jié)構(gòu)進行抗震計算，分析結(jié)構(gòu)地震反應，得出了連廊的支座形式變化和連廊的剛度變化對對稱和非對稱連廊結(jié)構(gòu)的動力反應影響都較小和在雙塔間設(shè)置了連廊后可提高結(jié)構(gòu)的整體剛度、自振周期變短等結(jié)論。華中科技大學的張世順分析了對稱、單軸對稱及非對稱的雙塔樓和三塔樓高層建筑的動力特性，討論了地震作用下對稱、單軸對稱及非對稱的雙塔樓和三塔樓高層建筑動力響應的特點，推導出了對稱三塔樓高層建筑的種基本振型，并且分析了連廊結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度、所在樓層和總層數(shù)等對多塔樓高層建筑動力特性與地震響應的影響。東南大學土木工程學院的卞朝東等人運用振型分解反應譜法對連廊結(jié)構(gòu)體系進行了分析，用數(shù)學的方法從力學概念的角度對振型和振型決于結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣，而振型的參與系數(shù)由結(jié)構(gòu)的振型和外部激勵結(jié)構(gòu)的同一振型，在不同的激勵形式下的振型參與系數(shù)是不相同即地震作用下第一章緒論不會出現(xiàn)這種振型，結(jié)構(gòu)的振動完全由同向振動耦合得到。此時連廊結(jié)構(gòu)的地震作用效應僅為結(jié)構(gòu)同向振動下的彎矩和剪力，而連廊平面內(nèi)的變形和內(nèi)力為零；對于非對稱的連廊結(jié)構(gòu)，所有的振型參與系數(shù)一般都不為零，即所有振型對結(jié)構(gòu)的地震響應皆有貢獻。由于振型參與系數(shù)的大小分布規(guī)律比一般達到計算精度，就必須在計算時選擇足夠多的振型來滿足設(shè)計的足所選振型數(shù)計算得到的等效質(zhì)量百分比之和大于%。福建工程學院土木工程系的許利惟等人通過對稱塔樓和非對稱塔樓的比不論對稱塔樓結(jié)構(gòu)或非對稱塔樓結(jié)構(gòu)，兩者的振型中都存在雙塔同向振動和相對振動的振型。結(jié)構(gòu)的對稱性越好，兩塔樓反向振動對結(jié)構(gòu)在地震作用下的振動反應貢獻越少；當結(jié)構(gòu)不對稱時，各振型對地震作用均起非對稱塔樓結(jié)構(gòu)在地震作用下，存在平動與扭轉(zhuǎn)的耦合振型，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應較為明顯；的地震位移相應減小；非對稱塔樓的底盤各樓層位移值比對稱等高塔樓的底盤各樓層位移值武漢大學的盧文汀分析指出振型階數(shù)的選取對計算結(jié)果影響較從振型參與因子和有效質(zhì)量的角度出發(fā)，按各方向參與因子選振來截斷所需要的振型數(shù)，用底部剪力來評判計算結(jié)果。對這類復并方法對計算結(jié)果影響較大。由于結(jié)構(gòu)動力特性復雜，在振型耦用方法合并的結(jié)果小于方法的結(jié)果，而在振型較單一的部分，結(jié)果別用兩種組合方法計算，取最大值的建議。中國電子工程設(shè)計院的婁宇一等人從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度出發(fā)，結(jié)合兩分析了大底盤雙塔連廊的振動特點，指出了連廊結(jié)構(gòu)在計算時應該考慮結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動的影響，應選取足夠的振型，連廊層的樓板和梁的上下鋼筋應該通長配.隔震減震技術(shù)的應用華中科技大學陳文兵舞用隨機振動理論，研究了水平向任意地震輸入時，連廊支座處的塔樓上布置有消能減震裝置以后連廊結(jié)構(gòu)的三維合適的消能器連接可以有效地控制結(jié)構(gòu)在地震輸入下的側(cè)向動力響應，但由于地震輸入的不確定性，扭轉(zhuǎn)響應不容忽視：控制廣州大學碩士學位論文扭轉(zhuǎn)響應是必要的?；葜輰W院建筑與土木工程系的董璞介紹了在相鄰結(jié)構(gòu)間設(shè)置連廊通道將結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，傳統(tǒng)的做法是采用懸挑斷開的辦法使各結(jié)構(gòu)自成連接體部分增加阻尼減震裝置而形成一種聯(lián)合減震體系，并對聯(lián)合減震體系的連接體的原理、同濟大學建筑工程系的戴培琪等人考慮連廊的耦合作用，采用時程分析方法，計算了結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的動力響應，分析了連廊端部設(shè)連廊的設(shè)置提高了結(jié)構(gòu)整體剛度影響，但同時也加大了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動；一連廊與主結(jié)構(gòu)問的連接方式對結(jié)構(gòu)整體動力特性有重要影響，阻尼器的連廊與主結(jié)構(gòu)問一端為固定支座另一端設(shè)阻尼器連接時，所在樓層的層間剪力比連廊兩端均為固定支座連接時?。粋冏枘崞鞯脑O(shè)置使主結(jié)構(gòu)及連廊構(gòu)件內(nèi)力減小，具有更高的安全儲備；設(shè)計中當采取阻尼連接時應考慮預留滑移量，避免罕遇地震時位移過大使連廊與主體結(jié)構(gòu)劇烈碰撞或連廊塌落。文獻“”的分析均表明，在兩相鄰結(jié)構(gòu)之間安裝適當?shù)倪B接彈簧和或阻尼，能大幅度減小兩相鄰建筑之問的相對側(cè)移，防止它們在地震同時使它們能協(xié)同作用，對提高兩主結(jié)構(gòu)的抗震性能是很有效..連廊結(jié)構(gòu)的試驗研究由于試驗研究可以反映出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，可以給工程設(shè)計者修改設(shè)計提供進行了模擬地震振動臺試驗。我國現(xiàn)在有十幾套模擬地震振動臺，可以模擬單方向直至三方向的三方向六六自由度的運動。其中廣州大學工程抗震研究中心就有一臺自由度的地震振動臺。同濟大學對長壽商業(yè)廣坩進行了模型模擬地震振動臺試驗。該廣場地下組成的高層住宅群，為剪力墻結(jié)構(gòu)。塔樓與裙房轉(zhuǎn)換層為箱型梁房屋面標高以上。試驗主要對結(jié)構(gòu)的加速度、位移和應變進行測抗震能力和設(shè)計的合理性。模型模擬地震振動試驗表明，隨著地由于塔樓相互作用在塔樓間裙房產(chǎn)生較大的內(nèi)力和變形，導致塔樓間裙房屋面及樓板的開裂，雙塔結(jié)構(gòu)的相互作用降低，至罕遇烈度時雙塔已分別工作。試驗還中國水利水電科學研究院對北京國際村進行了模型模擬地震振動臺試驗。根據(jù)工程的實際情況，在振動臺上依次模擬了度小震、度小震、度中震、度中震、度中震強、度大震的水平地震和豎向地震。振動臺試驗結(jié)果表明罕遇地震下結(jié)構(gòu)保持裂而不壞。同濟大學對上海交銀金融大廈進行了模型模擬地震振動臺試驗。該大廈層和層設(shè)三個加強層，每一加強層上有兩座桁架天橋連接兩座塔樓。同濟大學在試驗基礎(chǔ)上，考慮塔樓特征變化和連接桁架天橋特征變化，從結(jié)構(gòu)周期、振型、動力響應三個方面，分析了對結(jié)構(gòu)整體性能的影響。廣州大學工程抗震研究中心對深圳福田圖書館進行了模型模擬地震振動臺試驗。對該模型進行了動力特性和動力反應的分析，結(jié)果表明，這種帶連廊.復雜體型高層結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振型在結(jié)構(gòu)動力反應中占據(jù)了相當大的連廊在保證兩肢肢背協(xié)同工作中起到了一定的作用。此外，凱旋門大廈阻、星海大廈"、浦東新區(qū)中外賓接待中心、廣州萬國名人廣場、廣州信合大廈等結(jié)構(gòu)模型均都進行了整體結(jié)構(gòu)模型抗震性能的試驗。.本文研究目的和意義國內(nèi)外許多的多高層結(jié)構(gòu)采用連廊以方便交通，但是由于連廊的來彼此獨立的兩個結(jié)構(gòu)成為一個整體中的一部分，結(jié)構(gòu)各部分之間的動力特性不同，剛度和質(zhì)量也不同，在地震作用下，各部分相互制約、相互影忽視的空間作用。連廊的設(shè)置，會造成主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心偏離很大，使結(jié)構(gòu)不能依據(jù)通常的均勻結(jié)構(gòu)來進行設(shè)計，連廊的耦合作用，會使被連接的兩棟主體結(jié)構(gòu)的動力特性也出現(xiàn)耦連現(xiàn)象，使連廊結(jié)構(gòu)極易與主體倒塌現(xiàn)象，分析其原因，大部分是由于連廊支撐結(jié)構(gòu)破壞或連廊處破壞造成的，或連廊與主體結(jié)構(gòu)破壞或鄰近建筑物高處倒塌造成連廊整體墜落。因此，本文從改善連廊結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的連接方式這一關(guān)鍵對多種連接方式在理論上的分析對比，探索設(shè)計一種連廊與主體結(jié)構(gòu)柔性連接的優(yōu)化方案，改善連廊連接部位的復雜應力狀態(tài)，將為連廊結(jié)構(gòu)形式在建筑中的實際應用解決技術(shù)上的難題，為連廊結(jié)構(gòu)的應用提供技術(shù)支撐，并為抗震設(shè)計規(guī)范的修訂和完善提供科研積累。.本文研究主要內(nèi)容連廊與主體連接處的設(shè)計和處理，是連廊結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵?？墒?，廊與主體結(jié)構(gòu)的連接方式的研究較少，尚未有人對連廊結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)究竟采用何種連接方式較好作出定性的分析。本文通過對帶連廊的多高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計進行研究，從改善連廊結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的連接方式這一關(guān)鍵同連接方式進行理論分析與比較，探索設(shè)計一種連廊與主體結(jié)構(gòu)柔性連接的優(yōu)化方案，從而改善連廊連接部位復雜應力狀態(tài)，使該柔性連接體系能使連廊與主體結(jié)構(gòu)、主體與主體結(jié)構(gòu)之間協(xié)同工作，提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。本文主要研究內(nèi)容如下：.采用有限元分析方法對連廊與主體結(jié)構(gòu)間采用不同的連接方式進行對比分析。由于連廊與主體結(jié)構(gòu)之間的連接方式多種多樣，本文僅對以下種連接方式進行對比：連廊與主體結(jié)構(gòu)兩端均采用剛接；連廊與主體結(jié)構(gòu)一端采用剛結(jié)構(gòu)一端采用鉸接，一端采用柔性連接；連廊與主體結(jié)構(gòu)兩端均采用柔性.對連廊與主體結(jié)構(gòu)之間采用不同連接方式的動力特性周期和振型、動力響應加速度和位移、結(jié)構(gòu)內(nèi)力整體結(jié)構(gòu)的基底剪力、連廊斜腹桿軸力和結(jié).采用三維有限元方法分析對帶連廊高層復雜體型建筑廣州信合大廈建柔性連接采用.采用簡化模型對影響柔性連接的帶連廊建筑結(jié)構(gòu)的地震反應因素連廊的位置、剛度、層數(shù)進行分析，得出這些因素對帶連廊建筑結(jié)構(gòu)的動力反應的影響，為今后該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供有益的建議。第二章帶連廊高層結(jié)構(gòu)的計算模型和抗震設(shè)計方法第二章帶連廊高層結(jié)構(gòu)的計算模型和抗震設(shè)計方法.帶連廊高層結(jié)構(gòu)的計算模型前輩對帶連廊結(jié)構(gòu)在水平地震下采用不同的計算模型做了一系出一些有價值的結(jié)論。從帶連廊結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)至今，總的來說大致有以下四種計算點系模型和三維有限元模型。..串并聯(lián)剛片系層模型該模型對結(jié)構(gòu)各樓層考慮兩個正交的平動自由度工、和一個轉(zhuǎn)動自由度口，可以考慮質(zhì)心和剛心不重合時的扭轉(zhuǎn)影響。樓層的質(zhì)量集中于剛片的質(zhì)心，各樓層的側(cè)向剛度矩陣是引入剛性樓板假定后通過總剛凝聚而成的。該模型適用于結(jié)構(gòu)有偏心，且樓板沒有大開洞的情況。這種模型過大的夸大了連..分段連續(xù)化模型由包世華等提出的一種簡化計算模型。將大底盤、上部塔樓和連體劃分為子'”的剛度為零，質(zhì)量沿高度方向均勻分布，如圖所示。通過建立平衡微分方程組，連同邊界微分方程求解器即可求解其頻率和相應的振型。此解析法便于改變參數(shù)進行動力特性分析，為多塔這種復雜結(jié)構(gòu)的概念分析提供了一種簡化的動力計算方法。這種模型將每一段的物理參數(shù)都認為是一樣的，這對于開大洞的結(jié)構(gòu)，計算結(jié)果有失精確。..串并聯(lián)多質(zhì)點模型由蔡賢輝等人提出.假定同一軸上的各構(gòu)件單元的水平位移相等；忽略構(gòu)件單元繞自身軸的扭轉(zhuǎn)作用：忽略各構(gòu)件的軸向變形的影響。模型的每個質(zhì)點只有一個基本未知量：水平側(cè)移，將某一軸上所有豎向構(gòu)件合并為一模擬為橫桿，使得模型能反映出扭轉(zhuǎn)影響和樓板變形影響，如圖...三維有限元模型板殼墻廣州人學顧學位論文元或殼單元模擬，不加任何人為的位移約束，這種方法可以反映所有單元的全部自由度的影響。該模型計算精確，但是計算量很大。這種模型一般用于體形特別以上列出了帶連廊高層建筑結(jié)構(gòu)的最常用的四類計算模型。分析可將帶連廊結(jié)構(gòu)簡化為這四類模型中的一種。圖串并聯(lián)剛片系層模型圖分段連續(xù)化模型圖串并聯(lián)質(zhì)點系模型....帶連廊高層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的有限元模型帶連廊多高層建筑中的基本構(gòu)件有柱、梁、支撐、剪力墻和樓板本構(gòu)件的簡化計算模型直接影響到動力分析的正確性和精度。下面對這幾種構(gòu)件的有限元計算模型分別介紹。..柱、梁和支撐有限元模型柱、梁和支撐采用空間桿單元模型九叫，如圖所示?？臻g桿單元和平面桿單元的區(qū)別在于：桿件除了能承受軸力和彎矩的作用而外，還可能承受扭矩的作用。而且彎矩可能同時在兩個坐標面內(nèi)存在。對于空間桿單元，每個結(jié)點有個自由度，即有個廣義位移和個廣義力，它們是小嘲兒習?。,,,巳，%,巳扛，只：心，%,%,。,川，。,為結(jié)代表截面在第二章帶連廊高層結(jié)構(gòu)的計算模型和抗震設(shè)計方法及澎面內(nèi)的剪力；。是結(jié)點的扭矩，,,,:。是結(jié)點在澎及砂面內(nèi)的彎矩。面慣性分別為和的結(jié)點空問桿單元彎曲采用經(jīng)典梁理論在單元局部坐標系內(nèi)的剛度矩陣可以表示如下。孚；一了.一等。。等下一孚一?廣?,;0?華一粵?,?,,.』?,,一一』曼?一?,?.竿,一嬰旦:?當空間桿單元的一端或兩端是鉸接情況時，可按凝聚自由度的方法，對有關(guān)的自由度進行凝聚處理，并為算法上的方便，在相關(guān)的行和列上補充以零元素，使單元剛度矩陣仍保持為×階矩陣。例如兩端都是鉸接的空間桿單元經(jīng)上述凝聚和擴充處理以后，單元剛度矩陣將是如下形式廣州大學碩士學位論文絲,尉~,。。對稱丁專乏%圖空間桿單元...剪力墻有限元模型剪力墻可以采用空間薄壁桿件、帶剛域的桿件或殼元來模擬，不同的分析程序所采用的構(gòu)件單元形式有所差別。在空間三維計算模型中，剪力墻有以下五種單元形式“”。.薄壁桿件模型該模型采用薄壁柱計算剪力墻，忽略剪切變形的影響，樓板假定為平面內(nèi)無限剛，該模型不能考慮樓板的彈性變形，故不能適用于需要考慮樓板變形的連體的簡化也不準此該模型不適用于連廊結(jié)構(gòu)的計算分析。.板一梁墻元模型又稱嵌板單元模型該模型把無洞口或有小洞口的一片剪力墻模型簡化為一個墻板大洞口的一片剪力墻模型簡化為一個由墻板單元和連系梁組成的板梁體系，把洞第二章帶連廊高層結(jié)構(gòu)的計算模型和抗震設(shè)計方法口兩側(cè)部分作為兩個墻板單元，上下層剪力墻洞口之問部分作為一根連系梁。該模型對于復雜結(jié)構(gòu)，特別是剪力墻洞口上下不對齊、不等寬的情.墻組元模型墻組元實際上是一種改進的薄壁桿件模型，墻元的每個節(jié)點都有空間的全部剪力墻與柱、梁等構(gòu)件之間的連接特性?？朔擞帽”跅U件理論模擬剪力墻的墻洞口不對齊，可根據(jù)用戶的設(shè)計要求，自動對上下剪力墻洞口間的部分小殼元進行網(wǎng)度折減，解決了框支轉(zhuǎn)換層、地下室連續(xù)墻、深梁連梁、剪力墻平面連接復雜等各種復雜工程的分析精度問題。.板殼墻元模型板殼墻元是在四節(jié)點等參平面薄殼單元的基礎(chǔ)上凝聚而成的殼三個為板彎曲自由度。這不僅簡化了剪力墻的幾何描述，解決了剪力墻單元自.殼元模型用每節(jié)點自由度的殼元來模擬剪力墻單元，既提供了剪力墻平面內(nèi)剛度，又提供了平面外剛度；這類模型的精度較薄壁柱模型更高，可考故較適用于連廊結(jié)構(gòu)的計算分析。這種模型最接近實際情況，但計算自由度大增，計算規(guī)模較大。..樓板有限元模型聃.剛性樓板假定在實際工程中，一般平面布局規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系。如果樓板沒有大面積的洞口，剛性樓板假定是基本符合精度要求的。將樓板假定為平面內(nèi)剛度無窮大以簡化計算，此時整個樓板只有三個自由度：工、和口，縮短結(jié)構(gòu)分析所使用的時間。.平面應力單元平面應力單元只能提供平面內(nèi)的剛度。在計算結(jié)構(gòu)在側(cè)向荷載作用下的響應時，考慮樓板在自身平面內(nèi)的變形對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，用平面應力單元模擬樓板。.平板單元模型在計算樓板在豎向荷載作用下的響應時，一般采用平板單元。每個節(jié)點可以考慮一個豎向位移珊和兩個轉(zhuǎn)角見、?？紤]樓板的厚度過大而不能忽略剪切變形的影響時，可采用厚板單元。.殼單元模型殼單元是分析樓板的最精確的單元，適用于豎向荷載和水平荷載下的結(jié)構(gòu)響應分析。其單元特性與剪力墻的殼元相同。廣州人學顧：學位論文.抗震設(shè)計方法世界各國的建筑抗震設(shè)計主要采用兩種方法。一種方法是擬靜力方法?加速..反應譜法年代美國受到日本地震工程研究工作的啟發(fā)，開展了強地震動加速度時程的觀測和記錄。到年代，美國已經(jīng)取得了不少有工程意義的地震記錄如而促進了抗震設(shè)計理論的重大發(fā)展，使抗震理論進入了反應譜階年代初，美國.明確提出利用地震記錄計算反應譜的概念。年代初，.將此設(shè)想加以實現(xiàn)。由于反應譜理論正確而簡單地反映了地震動的特性，并根據(jù)強震觀測提出了實用的數(shù)據(jù)，在國際上得到了廣泛的承認。到年代，這一抗震理論已基本上取代了震度法，從而在抗震設(shè)計領(lǐng)域確立了反應譜理論的主導地位。反應譜理論考慮了結(jié)構(gòu)動力特性與地震動特性之間的動力關(guān)系，通過反應譜來計算由結(jié)構(gòu)動力特性自振周期、振型和阻尼所產(chǎn)生的共振效應。地震時結(jié)構(gòu)所受到的最大水平基底剪力，即總水平地震作用為：%。妒式中：為地震系數(shù)，。/為加速度反應譜仃與地震動最大加速度的比值，表示地震時結(jié)構(gòu)振動加速度的放大倍數(shù)。反應譜理論考慮了結(jié)構(gòu)的動力特性，此后隨著震害經(jīng)驗的積累和研究的深入，人們認識到建筑場地、震級和震中距對反應譜形狀的影響，規(guī)定不同的反應譜形狀，并利用振型分解原理，將這一理論用于多質(zhì)點體系的抗分解反應譜法。其優(yōu)點是：理論比較成熟，計算簡單。較靜力理論更真實的反映作用于結(jié)構(gòu)上的地震作用，能夠滿足大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計所要求的精度。缺點是：不能反映地震持續(xù)時間對結(jié)構(gòu)的地震反應的影響。它仍然屬于彈性理論，不能描述結(jié)構(gòu)在強烈地震作用下逐步開裂、損壞直至倒塌的全過程。..時程分析法時程分析方法是通過輸入地震波，直接計算結(jié)構(gòu)的地震反應的分析方法。時程分析方法是目前主要的動力分析方法。若考慮體系的彈塑性反應，即彈塑性時程分析方法，彈塑性時程分析由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈塑性性能，結(jié)構(gòu)的剛度不斷地變.動力基本方程在高層建筑動力分析中，其動力方程為：第二章帶連廊島層結(jié)構(gòu)的計算模型和抗震設(shè)計方法舊啡薩阻舊式中田】一質(zhì)量矩陣，一般采用集中質(zhì)量陣，將單元的質(zhì)量集中到節(jié)點上：】一剛度矩陣，與靜力分析時使用的剛度陣相同；【】一阻尼矩陣；件舟地移、速度、加速度【句量；一地面運動加速度向量。阻尼矩陣的影響因素較多，目前有以下幾種處理方法：假定高振型阻尼較小，【】與】成正比假定阻尼隨頻率的加大而加大，即【】與】成正比認為【】與瞳】和】均有關(guān)系，為下列形式：【】÷阻】吲?和%可按下列方法考慮，令五、,和、,分別為第、,振型的阻尼百‘%面/麗哆?%揣%百高商在彈塑性分析中，剛度矩陣】是隨結(jié)構(gòu)所處的工作階段變化的，因而當采用的【】與】有關(guān)系時，【】也隨著結(jié)構(gòu)的工作階段而變化。.動力方程的求解逐步積分方法是最基本的動力方程的求解方法，將動力過程離散間間隔，對每一步進行求解。逐步積分法可以適用于彈性和彈塑性動力方程的求法、威爾遜臼法、紐馬克多法等。在進行線性分析時，還可以選用振型疊加法量可以大大減小。廣州大學碩士學位論文.本章小結(jié)本章介紹了連廊高層建筑結(jié)構(gòu)的計算模型、連廊高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的有限元模型和抗震設(shè)計方法。不同的連廊高層建筑結(jié)構(gòu)的計算模型都有不同的適用條件，針對實際建模時應考慮結(jié)構(gòu)特點、分析精度、計算工作量、待解決問選擇合理的模型，還應根據(jù)連廊剛度、強度將其合理地簡化為彈由于本文的計算模型屬于連廊高層復雜體系建筑結(jié)構(gòu)，樓板有開選用三維有限元分析模型。連廊高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的樓板和剪力墻的有限元模型不唯一，應根據(jù)具體工程的結(jié)構(gòu)特點，選擇正確的有限元模型。由于本文的計算模型屬于帶連廊高層復雜體型建筑結(jié)構(gòu)，樓板有開洞，因此，樓板和剪力墻均選用殼單元模型?？拐鹪O(shè)計方法中的反應譜法和時程分析法是目前高層建筑抗震最廣泛的方法。本文采用的是時程分析法。第三章連接方式對帶連廊高層結(jié)構(gòu)抗震性能的影響分析第三章連接方式對帶連廊高層結(jié)構(gòu)抗