高层建筑最小地震剪力系数及调整方案的算例对比分析

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目前,我国高层建筑结构的基本周期越来越长,用反应谱法计算出来的地震作用很小,地震剪力系数很难满足规范规定的最小剪力系数已经成为普遍性的难题,也是工程师们在高层建筑结构设计中遇到的最为棘手的问题之一。最小剪力系数作为高层结构抗震设计的重要指标,自从其引入当前抗震设计规范以来一直饱受争议。高层结构的合理设计与最小剪力系数能否满足规范要求两者之间往往存在一定矛盾,而面对调整方案使结构满足最小剪力系数的方式,现阶段也存在调整刚度和调整强度两种方式的争论。因而围绕剪力系数的问题展开讨论和研究是必要的。本文对比了国内外相关规范关于最小剪重比规定的差异,通过算例比较满足与不满足最小剪力系数之间的差异,比较调整结构刚度以及强度两种方案之间的差异。本文主要工作以及成果包括如下几个方面:①通过算例对比两个结构,一个不满足规范规定的最小剪力系数;另一个增加结构的刚度,使其满足规范规定的最小剪力系数。基于本文算例,满足最小剪力系数的结构在弹性阶段,基底剪力大、层间位移角较小。分析罕遇地震作用下的结构响应差异,得到满足结构最小剪力系数能够减小结构的响应,改善结构构件受力状态,保证结构的安全。②按调整结构刚度以及强度两种方式使得基底剪力系数满足规范要求后,对比结构弹性分析、弹塑性时程分析时,在截面、动力特性、弹性响应、弹塑性响应方面的差异。基于本文算例得到按强度调整方案的模型相比按刚度调整方案的模型,各构件的截面较小,花费材料更少,代价更低。说明刚度调整的结构模型经济效益较低。在弹性阶段,两组模型响应相差较大,按刚度调整方案模型的层间位移角较小,基底剪力大。在弹塑性阶段,结构顶点位移、最大层间位移角、顶点加速度等响应相差不大,但按强度调整方式的剪力墙和柱的受力状态要略优于刚度调整的。论文最后对上述研究成果作了简单的总结,并指出进一步研究的方向和亟待完成的工作。
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