连接方式对双塔连体结构动力性能及地震反应的影响分析

作     者：代勋 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李英民

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：双塔连体结构 强连接 弱连接 连体刚度 连体位置 

摘      要：连体结构是工程中常见的一种结构形式。以往有关该类结构的研究成果多是基于对具体工程对象的分析所得,在连体刚度、位置对结构的影响方面得到了一些规律性认识,但仍缺乏连接方式对结构的影响规律等可指导工程设计的成果。为此,本文以双塔连体结构为研究对象,研究连接方式对结构的动力特性和地震内力的影响规律,从而为工程设计提供参考。 本文综述了已有相关研究成果;采用层模型,通过84个算例的动力特性和反应谱分析,以及36个算例的时程分析,考察了连接方式、连体刚度和连接位置等因素对对称和非对称双塔连体结构的动力特性及地震内力的影响规律;采用三维有限元模型,通过21个算例考察了连接方式及位置对结构的影响并与简化层模型进行对比,用以验证和完善所取得的规律。本文没有考虑风荷载对结构的影响。 通过以上工作,得到的结论主要有: ①连体刚度、位置及连接方式对结构基本周期的影响规律 连体刚度和质量与主体结构相比通常较小,对结构基本周期的影响主要为: 1)连体刚度对结构基本周期的影响不大,非对称连体结构基本周期变化比对称连体结构要稍微明显一些;2)连体位置对结构基本周期有一定影响,对称连体结构的基本周期随着连体位置的升高,有增大趋势,在非对称连体结构中,基本周期变化与两个塔体自身周期相关;3)连接方式的改变对结构基本周期的影响一般不大,但强连接对高阶振型的影响要明显大于弱连接;4)连体刚度和位置的变化对结构高阶振型有不可忽略的影响,使高阶振型参与系数发生明显变化,从而对结构动力特性产生较大影响。 ②塔楼与连体相接的上下部位存在较明显的内力突变,非对称结构比对称结构突出,强连接比弱连接突出;③强连接连体设计时应根据连接形式的不同,考虑连体协调内力及变形能力。总的来说,连体与塔楼的连接越强,其协调塔楼变形和内力的能力越强,但自身受力也更大更复杂;④滑铰连接方式下,对塔楼的地震内力影响相对较小,但因其在地震下的滑移较大,设计中应采取恰当措施以防止连体在地震等荷载作用下脱落;⑤采用粘滞阻尼器连接时,连体对主体结构的协调作用随阻尼系数及连接位置的不同而有很大变化,宜针对实际结构的控制指标选取最优阻尼系数。