曲线网格高层斜交网筒结构体系的结构性能研究

论文摘要

曲线网格高层斜交网筒结构体系作为一种新型结构体系，不仅可以提高建筑师在选择建筑方案时的灵活度，还能极大改善结构设计师被动应付的尴尬局面，积极推动结构和施工技术的创新。本文主要研究曲线网格高层斜交网筒结构体系的抗侧性能与抗连续倒塌性能。本文首先根据高层结构的受力特征提出曲线网格高层斜交网筒结构，分析其抗侧性能的影响因素。通过弹性反应谱法进行系列模型计算，探讨了曲柱底部角度、顶部角度、结构高宽比等几何参数以及环梁、角柱、杆件连接形式等结构因素对结构抗侧性能和受力性能的影响。其中，底部角度和高宽比是主要几何参数，主环梁是主要结构因素。在一定高宽比下，底部角度存在最优区间，在此区间，顶部角度的影响较小；当底部角度远离其最优区间时，顶部角度才有明显影响。设置主环梁可大大减小曲柱弯矩、有效改善曲柱受力。角柱、杆件连接形式对结构性能的影响较小。总体而言，曲线网格高层斜交网筒结构的抗侧性能优于目前常用的等角度直线柱高层斜交网筒结构。本文提出了改良后的结构方案，分析其立面构件的重要性指标。通过线性静力法，采用不同的评价标准（GSA2003和DOD2005）分析拆除不同构件后结构的抗连续倒塌性能，总结了拆除不同构件后结构的传力途径。其中，对于同层构件而言，中间构件的重要度指标高于两侧构件，节点的重要度指标高于曲柱；对于不同层构件而言，构件的重要度指标随所在楼层序号的增加而减小。拆除结构底层曲柱后，环梁弯矩变化不大，仅与被拆除曲柱相连的环梁端部弯矩发生突变；曲柱轴力发生变化，与被拆除曲柱相连的部分曲柱退出工作，竖向荷载由其他曲柱承担；曲柱弯矩普遍增大。底层曲柱的拆除对7层以上的构件受力没有影响。总体而言，在不同的评价标准下，曲线网格高层斜交网筒结构体系均表现出良好的抗连续倒塌性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 斜交网筒结构体系的研究与应用
• 1.2.1 斜交网筒结构体系简介
• 1.2.2 斜交网筒结构体系的研究现状
• 1.3 结构的抗连续倒塌性能研究
• 1.3.1 经典连续倒塌事故简介
• 1.3.2 美国抗连续倒塌规范介绍
• 1.3.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的研究内容及研究方法
• 第2章 曲线网格高层斜交网筒结构体系的抗侧性能研究
• 2.1 概论
• 2.2 结构方案及计算模型
• 2.3 几何参数对结构性能的影响
• 2.4 几何参数对结构受力性能的影响
• 2.5 结构因素对结构性能的影响
• 2.5.1 环梁
• 2.5.2 角柱
• 2.5.3 杆件连接形式
• 2.6 本章小结
• 第3章 曲线网格高层斜交网筒结构体系的抗连续倒塌性能研究
• 3.1 概述
• 3.2 结构模型
• 3.2.1 结构模型的选取
• 3.2.2 结构模型的优化
• 3.3 构件重要度评价
• 3.3.1 移除指标
• 3.3.2 构件移除指标计算
• 3.3.3 构件移除后结构传力途径研究
• 3.4 线性静力法评价结构抗连续倒塌性能
• 3.4.1 GSA2003 评价结构抗连续倒塌性能
• 3.4.2 DOD2005 评价结构抗连续倒塌性能
• 3.4.3 普通框筒结构抗连续倒塌性能分析比较
• 3.5 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 主要结论
• 4.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果