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1、太原理工大学 硕士学位论文 水平加强层在型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒中的应用研究 姓名：王静 申请学位级别：硕士 专业：结构工程 指导教师：吴钢 20100501 太原理工大学硕士研究生学位论文 I 水平加强层在型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构中的 应用研究 摘 要 水平加强层在型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构中的 应用研究 摘 要 随着高层建筑的迅猛发展，带加强层的型钢混凝土框架-钢筋混凝土核 心筒体系在实际中得到越来越多的应用。众所周知，随着建筑高度的增加， 结构的侧向变形与高度的四次方成正比。 当结构侧移过大时，传统的方法通 常是加大抗侧力结构如剪力强、筒体等的刚度来控制变形
2、，但这样做，不但 提高了建筑物的造价， 也由于竖向构件截面过大而影响建筑功能的使用，并 且对于超高层建筑常用的结构形式，如框筒结构、筒中筒结构等，单纯由内 筒承担倾覆力矩往往满足不了侧移限值的要求。 近些年来， 一些专家学者提 出采用水平加强层结构以加强内筒体这样的抗侧力构件与外围框架柱的联 系， 控制其侧向变形。 即在高层建筑的某层核心筒与外围框架之间设置刚度 较大的水平伸臂构件或沿该层的外围框架设置刚度较大的周边环带构件。 在 地震荷载作用下，设置水平加强层会引起结构的刚度、内力的突变，容易形 成薄弱层， 使结构难以出现延性屈服机制。为了使结构设置加强层后能够满 足高层建筑混凝土结构技术规
3、程的要求，必须对加强层的数量、位置和 刚度进行优化调整， 并要对设置加强层后对结构的不利影响进行分析，特别 是地震作用下的薄弱层问题。 鉴于此，本人在总结前人相关研究工作的基础上，结合实际工程，系统 的研究了带加强层的型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒的受力性能，本文 太原理工大学硕士研究生学位论文 II 所作的主要工作和研究成果如下： 1.介绍了加强层的结构形式、 作用和型钢混凝土组合结构的优点和应用，阐 述了带加强层的复杂高层建筑的应用及研究现状。 2.通过对框架-核心筒结构加强层的作用机理和力学分析可知：设置水平加 强层后将引起结构主要内力的重新分布,使内力分布更趋于合理,充分发挥 了结构
4、自身的抗侧潜能,从而有效减小结构侧移，增大结构抗侧刚度。 3.采用 PKPM 中的 SATWE 计算模块建立某写字楼的计算模型，通过不同方案 不断改变加强层的设置位置、数量及刚度,对结构各方案的自振周期、总侧 移、层间侧移及受力性能进行分析比较，得到了一些有益的结论。 4.对型钢混凝土加强层进行动力反应分析及弹性静力、动力时程分析，总结 出结构在不同的加强层设置方案下的动力响应的不同之处。 5.运用大型有限元软件 ANSYS 对型钢混凝土梁柱节点建立分析模型， 对节点 的应力、应变和位移并对结果进行了分析。 关键词:关键词:水平加强层， 型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒， 弹性时程分析 ， 型
5、钢混凝土梁柱节点,等效应力 太原理工大学硕士研究生学位论文 III THE APPLICATION AND RESEARCH OF THE HORIZONTAL STRENGHTHENED STOREY IN SRC FRAME-RC TUBE ABSTRACT With the rapid development of tall buildings,frame-tube structures with a strengthened layer have been in more and more use in practical engineering. As is known to all
6、, with the increment of building height, the Lateral displacement is proportional to the height with the fourth power. When the lateral displacement is too large, the traditional approach is usually to increase stiffness of resistance members such as shear wall and core-tube,but it not only increase
7、 the cost of building,but also affect the use of architectural features.For the commonly used structure style, such as the tube structure、tube in tube structure,only the inner cylinder bearing the overturning moment can not meet the requirements of the laterallimits. In recent years ,some experts ha
8、ve propose that the horizental strengthened storey structure should be adopted in strengthening the cooperative work between tube structure and the columns in the peripheral layer to control lateral distortion,namely,to put horizontal cantilever with hard quality between the tube and the frame,or se
9、t circumjacent zone with hard quality along with the peripheral frame. When come to the influence of earthquake, this desighs will cause the sudden change in the quality and internal force of the structure and thus 太原理工大学硕士研究生学位论文 IV forms a weak layer,which will make it difficult for the yield mech
10、anism of the structure to carry out its extending bending system. In order to meet the “high-rise building of concrete structures technical regulations” after setting the strenghthened storey, the strenghthened storey number、location and stiffness should be adjusted,the adverse effects on the struct
11、ure should be analysised,especially weak layers under earthquake . Based on former researches and in combination with practical engineering， this thesis systematically studies the mechanical behaviors of steel reinforeed concrete truss frameTube structures with a strengthened story.The main works an
12、d achievements are as follows： 1. It gives an introduction to the structure and the effect of a strengthened story ,it also present the advantages and application of steel reinforced concrete structures Last it introduces existing researches and development on the structure of the frame-tube structu
13、res with a strengthened layer in tall buildings. 2. Through analysis on mechanical behaviors concerning the horizontal strengthened story of a frametube structure，it is known that Setting the the horizontal strenghthened storey will cause major redistribution of internal forces,so Internal force wil
14、l be more reasonable. It can fullly play the structures resistance to lateral displacement potential.so it will effectively reduce the lateral displacement,and increase lateral stiffness. 3SATWE in PKPM is used to build a model of an office building in this paper,through changing strenghthened store
15、ys location、number and stiffness,it 太原理工大学硕士研究生学位论文 V is found that natural period of vibration、 total lateral displacement、 drift of storey and Mechanical behavior is different,so some useful conclusion is getted. 4.Applying the dynamic response analysis and elastic Static、 dynamic analysis to the
16、SRC strenghthen layer ,it is known that dynamic response is different as the Setting program of the strenghthen layer is different. 5The SRC node ， stress、strain and displacement are calculated with ANSYS. KEY WORDS：the horizontal strenghthened storey, SRC Frame RC Tube, time history analysis, SRC node ,equivalent stress 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 第一章 绪 论 1.1 概述 高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物。城市人口集中，用地紧张以及商 业竞争的激烈，促使了近代高层建筑的出现和发展。经过一百多年的发展，高层建筑的 设计和建造技术取得了迅猛发展，表现在以下几个方面: 1高层建筑大量建造，层数和高度都有大幅度提高。 2
