框架-核心筒结构单重与双重体系的抗震性能对比研究

作     者：谢昭波（Chea Cheav Por） 

作者单位：清华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陆新征

授予年度：2019年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：框架-核心筒结构 高层建筑 抗侧力体系 抗震性能 抗震韧性 

摘      要：在中国规范体系下,框架-核心筒结构应设计为双重抗侧力体系,其中对二道防线的设计有明确的规定,即框架-核心筒结构的框架部分必须具有足够的抗侧移刚度和承载力。国外的一些规范（如美国规范ASCE/SEI 7等）则允许框架-核心筒结构设计为单重抗侧力体系,即框架部分只需承担竖向荷载。为了探究单重与双重抗侧力体系的适用性与有效性,本文比较了两种体系的抗震性能、抗倒塌能力和抗震韧性,主要工作如下:（1）首先根据中国规范设计了两个典型框架-核心筒双重抗侧力体系结构,然后保持结构重力荷载代表值相等,通过取消结构中框架设计剪力的调整并降低框架抗震设防等级来减小结构的框架构件尺寸,从而建立了单重体系的框架-核心筒结构模型。接着,提出了基于建筑设计信息的有限元模型高效建立方法和基于构件内力的结构层间剪力推算方法,并对比不同的楼板和连梁建模方法对分析结果的影响。（2）分别对比高度为100m和180m的单、双重体系的动力特性和材料用量,并讨论两种体系在不同水准地震作用下的抗震性能以及抗倒塌能力,分析了不同强度地震作用下,连梁破坏与框架抗侧力贡献的关系,以及框架所承担地震力的变化和关键构件的破坏情况,最后讨论100m和180 m结构两种体系的倒塌机理。（3）基于《建筑抗震韧性评价标准》（GB/T 19106-2019）,介绍建筑抗震韧性评价的三个主要步骤:弹塑性时程分析,蒙特卡洛模拟和结构损伤状态确定。根据上述方法,开发一个适用于建筑结构韧性评价的程序,并以某7层钢筋混凝土框架结构为例,详细说明该评价方法和程序的具体应用。（4）根据《建筑抗震韧性评价标准》（GB/T 19106-2019）评价标准,评估不同高度和设防烈度框架-核心筒结构的单重和双重体系的抗震韧性。评估结果表明:单重体系结构的抗震韧性优于双重体系。在罕遇地震作用下,相比于双重体系,单重体系的结构构件和位移敏感型非结构构件损伤较轻;加速度敏感型非结构构件损伤状态相当。