某复杂高层建筑的理论分析研究

论文摘要

近年来,随着高性能建筑材料的发展和新的施工工艺在工程中的运用,高层建筑,特别是超高层建筑得到迅速发展。现代高层建筑为了给人们提供良好的生活环境和工作条件,同时,为了更好满足景观要求,体型也变的越来越复杂。目前,国内外学者对复杂高层建筑结构的设计方法和技术措施进行了一系列的探索和研究,如:浙江大学傅学怡教授等进行的复杂高层建筑结构研究,湖南大学结构工程研究所的高层建筑结构分析设计理论和方法研究,重庆大学主持研究的转换层位置及形式对复杂结构地震反应的影响等。在实际工程中,复杂建筑结构也得到了广泛的应用,如:国内的上海明天广场、上海环球国际金融中心等,国外阿拉伯联合酋长国的Burj Al-Arab酒店和美国芝加哥西尔斯大厦等。本文以一体型复杂的高层建筑结构为例,采用结构计算软件PKPM-SATWE墙元空间结构分析程序和有限元分析软件ANSYS及SAP84对该结构进行静力和动力分析。研究该种复杂结构在外部荷载作用下的反应,特别是结构转换层和上部刚度渐变剪力墙对整个结构的影响。分析结果对该复杂建筑结构的设计和施工提供一定的理论依据和具体实施方案,并从分析中总结出该研究课题的一般规律和结论。通过对本课题的理论分析研究,本文主要得出以下一些结论:1.静力分析中结构的内力特征表现出和常规高层建筑一样的特点,其结构内力主要受作用在结构上的竖向荷载值的影响。2.结构的自振周期约为1.70s,结构基频较高,反应结构整体刚度较大的特点,刚度沿竖向发生突变,楼层在转换层位置附近内力和层间位移都有很大程度的突变,结构静力弹塑性分析中,楼层的边柱在底层处有可能形成塑性绞,设计时应加以控制。3.两种形式转换结构的静力分析中,大梁转换由于上部剪力墙的拱作用效应,在实际设计中应对部分内力作修改。桁架转换各构件的内力值相对比较合理,可以有效的控制构件的截面尺寸,减小转换层的重量,对结构抗震有利。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章: 绪论
• 1.1 复杂高层建筑发展现状
• 1.1.1 结构体系、体型
• 1.1.2 新材料和施工技术
• 1.1.3 结构设计方法
• 1.1.4 工程实例
• 1.2 本课题问题的提出
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章: 某复杂高层建筑的工程概况
• 2.1 工程概况
• 2.2 该工程特点
• 第三章: 高层建筑结构分析理论
• 3.1 有限元法概述
• 3.2 结构计算假定
• 3.3 结构单元刚度矩阵
• 3.4 简约侧向刚度矩阵
• 3.5 结构的位移和内力计算
• 3.5.1 子结构任意布置时整体刚度矩阵
• 3.5.2 子结构正交布置时的整体刚度矩阵
• 3.5.3 位移和内力计算步骤
• 第四章: 结构静力分析
• 4.1 分析软件选择
• 4.1.1 空间结构分析程序SATWE
• 4.1.2 有限元软件ANSYS
• 4.2 静力分析考察结果
• 4.2.1 转换层以下各构件的内力值分析
• 4.2.2 转换层以上各构件内力分析
• 4.3 静力分析结论
• 第五章: 结构动力特性及抗震性能分析
• 5.1 计算模型的选取
• 5.1.1 转换层模型参数
• 5.1.2 上部带悬挑构件结构形式及参数
• 5.1.3 计算模型确定
• 5.1.4 各模型的基本参数
• 5.2 计算程序选取
• 5.2.1 空间结构分析程序SATWE
• 5.2.2 有限元软件SAP84
• 5.3 反应谱分析
• 5.3.1 反应谱理论
• 5.3.2 抗震设计反应谱
• 5.3.3 反应谱方法的优缺点
• 5.3.4 振型分解反应谱法
• 5.3.5 结构自振周期及地震响应分析
• 5.4 弹性时程分析
• 5.4.1 基本原理
• 5.4.2 地震波的选用
• 5.4.3 弹性时程分析模型
• 5.4.4 弹性时程分析结果
• 5.5 结构静力弹塑性分析
• 5.5.1 弹塑性分析概述
• 5.5.2 Pushover分析的基本原理和假定
• 5.5.3 Pushover分析实施步骤
• 5.5.4 Pushover分析模型
• 5.5.5 Pushover分析结果
• 第六章: 转换层分析
• 6.1 框支结构转换层的研究
• 6.2 框支结构转换层的形式及特点
• 6.2.1 框支结构转换层的形式
• 6.2.2 框支结构转换层的特点
• 6.3 本文转换层分析
• 6.3.1 转换层计算模型
• 6.3.2 模型计算程序
• 6.3.3 SATWE计算结果
• 6.3.4 ANSYS分析结果
• 6.3.5 结果对比分析
• 6.4 结论
• 第七章: 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 后续工作展望
• 致谢
• 主要参考文献
• 附录一（攻读硕士研究生期间发表论文）
• 附录二（图表目录）