主次巨型桁架結構力學性能研究.pdf

1、主次結構體系，由在結構中作為主要的承重及抗側力體系的主結構，與承擔并傳遞自身荷載的次結構組成，是一種新穎的高層建筑結構形式。建筑適應性好、結構效率高的主次結構體系在超高層工程結構中備受關注。但現(xiàn)階段對主次結構體系的內力分布規(guī)律、結構抗側最優(yōu)參數(shù)、抗震性能等的理論研究較少。本文將以主次結構體系中主次巨型桁架結構為例，分別從主次結構體系的內力分布規(guī)律、大震下失效模式、合理屈服機制等方面展開研究，具體內容如下：
　　主次巨型桁架結構靜力

2、特性研究。以主次巨型桁架結構為研究對象，分析其軸力模塊化與軸力非模塊化后的主次巨型桁架結構在豎向與水平荷載作用下結構的內力分布規(guī)律、變形特性，發(fā)現(xiàn)次結構對主次結構的整體抗側剛度有一定的貢獻。為量化次結構與主結構的協(xié)同工作性能、與主結構中各個構件的剛度、面積的相對關系對主次巨型桁架結構的抗側剛度的影響，基于模塊化巨型桁架結構剛度計算公式，研究各個結構參數(shù)對主次結構抗側剛度及主、次結構協(xié)同工作性能的影響趨勢，在一定范圍內提高支撐的線面積比能

3、顯著提高主次巨型桁架結構的抗側剛度。通過正交試驗分析各個結構參數(shù)對結構抗側剛度的影響程度，發(fā)現(xiàn)結構抗側剛度對模塊內層數(shù)最為敏感。
　　主次巨型桁架-核心筒結構地震失效機理研究。從主次巨型桁架結構內外筒工作性能出發(fā)，得到其結構簡化計算模型，并得出求解其結構變形及內力的微分方程。以軸力模塊化隔斷的主次巨型桁架-核心筒結構為對象，通過模態(tài)下的靜力彈塑性 Pushover分析，明確主次巨型桁架-核心筒結構在大震下各個構件的塑形發(fā)展的順序和

4、巨型桁架外筒的失效模式，基于結構各個階段樓層剪力分配特點，得到結構中內力重分配的基本規(guī)律。參照內外筒的內力系數(shù)的變化歷程，對比內外筒及整體結構剛度變化曲線，得到各個階段下的結構剛度退化的主要影響因素。主次巨型桁架結構屈服順序為連梁、支撐、次框架梁、連系梁、次柱（主梁層處）、主框架梁、剪力墻、主框架柱。其中改變構件的強度可能會造成屈服順序有所變化，但是總體來說主次巨型桁架結構—核心筒可構造三道抗震防線，第一道是連梁，二道是支撐、次梁、次柱

5、（主梁層處），三道是主框架梁、剪力墻、主框架柱。
　　華僑城大廈結構分析及優(yōu)化建議。華僑城大廈所采用的結構為主次巨型桁架-核心筒結構，通過對結構模型靜力與動力彈塑性分析，得出華僑城大廈的結構內力分布具有二級分化的特點，巨型桁架外筒的支撐為外筒最先屈服的構件。在結構合理屈服機制下，對抗側剛度影響較大的支撐是主次巨型桁架結構抗震設防的第二道防線。為實現(xiàn)結構最優(yōu)的抗震性能，支撐不宜是結構中主要承重構件,巨型桁架外筒中主要承重構件宜垂直布