【摘 要】
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扭曲体型建筑具有优异的力学性能与独特的建筑美感,近年来得到广泛应用。斜交网筒结构布置灵活、抗侧刚度大,尤其适合扭曲体型建筑。然而当前针对扭曲体型斜交网筒结构体系的研究较少,难以指导实际工程。本文针对该结构体系的抗侧刚度与抗震性能开展深入研究,主要内容和成果如下:1、研究几何参数（斜柱角度、扭曲率、高宽比、跨数、平面形状）与结构参数（角柱设置、斜柱连接方式、环梁刚度）对扭曲体型斜交网筒结构体系抗侧刚
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扭曲体型建筑具有优异的力学性能与独特的建筑美感,近年来得到广泛应用。斜交网筒结构布置灵活、抗侧刚度大,尤其适合扭曲体型建筑。然而当前针对扭曲体型斜交网筒结构体系的研究较少,难以指导实际工程。本文针对该结构体系的抗侧刚度与抗震性能开展深入研究,主要内容和成果如下:1、研究几何参数（斜柱角度、扭曲率、高宽比、跨数、平面形状）与结构参数（角柱设置、斜柱连接方式、环梁刚度）对扭曲体型斜交网筒结构体系抗侧刚度的影响,明确了最优网格布置方案。结果显示,存在斜柱角度最优值使得结构取得最大的抗侧刚度。扭曲率的增大将导致抗侧刚度以及最优斜柱角度减小,而高宽比的增大将引起最优斜柱角度增大。在结构参数方面,设置角柱可以增大结构抗侧刚度,但斜柱角度大于55°时其影响很小。结构抗侧刚度主要通过斜柱轴力提供,因此斜柱连接方式与环梁刚度的影响并不显著。考虑强度与刚度准则,本文提出了针对该结构体系的设计方法,并利用有限元分析验证了该方法的准确性。2、对非对称角度斜交网筒结构体系的网格布置形式与基本概念进行总结,拓展了网格筒体的布置方案,并分析了影响该结构抗侧刚度的参数。结果显示当结构平面扭转后外围网筒的实际左侧与右侧斜柱角度接近时,结构的抗侧刚度较大。合理的斜柱角度组合将使非对称斜柱角度结构的抗侧刚度大于传统斜交网筒结构。3、对竖向、侧向荷载作用下斜柱、环梁与楼板的内力特点进行了研究,并分析了几何与结构参数的影响。结果表明斜柱轴力沿结构立面分布不均,呈交错分布。竖向荷载作用下,主环梁与其所在楼层的楼板拉力较大,且楼板最大应力值位于结构平面的角部。4、为了提高斜交网筒结构的延性与耗能能力,提出一种新型带耗能梁段扭曲体型斜交网筒结构体系。该新型结构体系具有相对于传统结构更强的抗震性能,在地震作用后可通过修复或更换耗能梁快速恢复结构功能。利用基于性能的塑性设计方法,提出了适用于该新型结构体系的初步设计方法。基于该方法设计了一栋24层典型建筑,并利用Open Sees建立结构有限元模型。静力弹塑性分析结果显示本文新型结构的延性较传统结构更大。动力弹塑性结果表明该新型结构的性能指标均符合要求,耗能机制满足设计假定。开展增量动力分析与地震易损性分析,并利用FEMA P695方法评估新型结构的抗倒塌性能。分析结果显示,本文新型结构体系抗震与抗倒塌性能较强。
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