設(shè)置抗塌落拉索的柔性連接連體結(jié)構(gòu)彈塑性地震響應(yīng)分析.pdf

1、本論文的課題來(lái)源是2010年的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《地震作用下高層柔性連接連體結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)控制及連廊抗塌落分析》(51068008)。
　　柔性連接連體結(jié)構(gòu)是指連接體與主塔樓采用具有一定剛度和阻尼的連接支座連接而成的連體結(jié)構(gòu)形式。柔性連接能有效地減小連體結(jié)構(gòu)在地震作用下的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)反應(yīng),也可能導(dǎo)致連接體與塔樓在強(qiáng)震作用下發(fā)生碰撞及連廊塌落。為防止高空連廊的塌落,目前多采用抗塌落拉索作為一種安全保護(hù)構(gòu)造措施。本文以強(qiáng)震作用下某個(gè)連接支

2、座發(fā)生破壞,抗塌落拉索和連接支座共同支承連廊的柔性連接連體結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作:
　　1、在對(duì)整個(gè)連體結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析時(shí),如果同時(shí)考慮材料彈塑性和結(jié)構(gòu)幾何非線(xiàn)性,計(jì)算量過(guò)大,且有時(shí)會(huì)出現(xiàn)收斂異常的情況?？紤]到幾何非線(xiàn)性主要由連廊引起,將連廊從塔樓中剝離出來(lái),進(jìn)行考慮幾何非線(xiàn)性的動(dòng)力彈塑性響應(yīng)分析。分析表明:拉索的初始松弛長(zhǎng)度主要影響連廊整體重量在拉索與支座間的分配,只要拉索的初始松弛長(zhǎng)度選擇適當(dāng),強(qiáng)震作用

3、下拉索始終處于受拉狀態(tài),隔震支座始終處于受壓狀態(tài),拉索可以與隔震支座協(xié)同作用;幾何非線(xiàn)性主要影響拉索軸力、隔震支座豎向支承力以及碰撞力的大小,影響程度分別為25％、25%及15%左右。
　　基于上述分析結(jié)果,本文在對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析時(shí),近似考慮幾何非線(xiàn)性對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響,將連廊對(duì)塔樓的P效應(yīng)采用附加彎矩的方式進(jìn)行輸入,柔性拉索的幾何非線(xiàn)性影響采用放大輸入荷載的方式進(jìn)行考慮。
　　2、柔性連接支座的水平位移會(huì)導(dǎo)致連廊

4、重力對(duì)主塔樓產(chǎn)生P效應(yīng),本文采用附加彎矩的方式施加此P效應(yīng),附加彎矩值采用多遇地震和罕遇地震兩種作用工況得出。對(duì)兩種附加彎矩作用下的連體結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋設(shè)計(jì),然后進(jìn)行罕遇地震作用下的動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析,分析結(jié)果表明:如果設(shè)計(jì)時(shí)采用的是多遇地震作用下的附加彎矩,罕遇地震作用下,連廊與塔樓相連的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)明顯的屈服性能水平過(guò)低的情況;如果設(shè)計(jì)時(shí)采用的是罕遇地震作用下的附加彎矩,罕遇地震作用下,連廊與塔樓相連區(qū)域的結(jié)構(gòu)承載力有顯著提高,結(jié)構(gòu)具有較

5、好的抗塌落性能。因此,為提高連廊與塔樓相連的區(qū)域構(gòu)件的屈服性能水平,彈性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)支承連廊的塔樓節(jié)點(diǎn)施加罕遇地震作用下的P效應(yīng)所引起的附加彎矩。
　　3、將7度罕遇地震動(dòng)加速度峰值放大1.2倍,分別對(duì)無(wú)支座失效、單個(gè)支座失效以及對(duì)角線(xiàn)雙支座失效(在失效支座處抗塌落拉索參與工作,與其余未破壞支座共同承擔(dān)連廊)的連體結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析,研究在超過(guò)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的罕遇地震作用下連體結(jié)構(gòu)的彈塑性時(shí)程響應(yīng)。分析結(jié)果表明:抗塌落拉索參與工作后,

6、余下未破壞的連接支座位移會(huì)有較明顯增大,且與只采用隔震支座支承連廊的連體結(jié)構(gòu)相比,設(shè)置抗塌落拉索的柔性連接連體結(jié)構(gòu)連廊上部的碰撞機(jī)會(huì)和碰撞力均有所增大。
　　4、綜合比較了多條地震波激勵(lì)下抗塌落拉索參與工作后的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng),結(jié)果表明,各構(gòu)件的屈服性能水平按破壞程度從強(qiáng)到弱大致為:剪力墻連梁,兩端分別與剪力墻和框架柱相連的框架梁,兩端與柱相連的框架梁,與連廊連接部分的塔樓框架柱及塔樓底部柱?？蚣芰?、柱屈服性能水平均沒(méi)有超過(guò)生命安全階