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近年来,超限高层结构在我国越来越多的出现,这些创意新颖、造型复杂的结构在满足了建筑功能多样性要求的同时,往往由于其设计超出了现行抗震设计规范、规程的适用范围和相关规定,在使用过程中给结构的安全带来了隐患,因此对超限高层建筑结构进行研究,尤其是在大震条件下抗震性能的研究具有重要的意义和实用价值。
本文以上海证大喜马拉雅艺术中心酒店结构为原型,进行了1/20缩尺比例的模拟地震振动台试验,研究了模型结构的动力特性及在受到7度不同水准地震作用下的加速度、位移、应变反应,结构的周期、刚度和阻尼的变化和结构破坏情况;根据模型结构破坏情况分析结构的薄弱部位和破坏机理,评价结构的抗震能力;根据模型结构的试验结果,按照相似关系推算原型结构的地震反应,分析原型结构的抗震性能。
在试验研究的基础上,使用有限元分析软件ETABS,运用“等代柱”法,建立原型结构的三维有限元模型,讨论研究了SRC构件塑性铰参数受轴压比的影响,并对原型结构进行Pushover分析。运用能力谱法对结构抗震性能评估时,根据所施加的水平侧向力模式的特点,利用振型分解反应谱法对小震下性能点进行修正,得到修正后的能力谱曲线。通过罕遇下性能点,得到了结构在罕遇地震下的反应,把计算结果与试验结果进行了对照,进一步验证了Pushover分析方法的可行性以及参数修正的合理性。模型中上部楼层安装了位移型阻尼器,需考虑阻尼器对整体结构阻尼比的贡献,本文用两种不同计算附加阻尼比:一种是根据等效阻尼比的概念,再结合最终试验实测的阻尼比求得,另一种是根据理论公式直接计算。
转换层作为高层建筑的一个重要组成部分,承担着传递荷载的作用,其结构的受力在整个结构设计中占有重要地位,因此本文在第五章重点研究了转换结构的受力性能,讨论了施工顺序加载对转换结构内力和变形的影响,以及结构层间剪力及转换构件内力随结构顶点位移增加的变化情况。
本文最后还对本课题需要进一步开展的工作进行了简要的讨论。