由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和建設(shè)部聯(lián)合資助，中國(guó)建筑科學(xué)研究院
抗震所、結(jié)構(gòu)所共同承擔(dān)的“超
高層建筑結(jié)構(gòu)的
抗震設(shè)計(jì)理論”課題，為國(guó)家自然科學(xué)基金 “九五”重大項(xiàng)目——“大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題及設(shè)計(jì)理論研究”的3.2專題。
近年來(lái)，雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)高層和超高層
建筑鋼結(jié)構(gòu)、
混凝土結(jié)構(gòu)和鋼-
混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論均進(jìn)行了一些研究，也已取得了一批較深入和較實(shí)用的研究成果。但是，由于
地震作用、各類結(jié)構(gòu)體系的空間作用、彈
塑性性能以及“大震”作用的破壞機(jī)理等方面的復(fù)雜性，使得對(duì)
超高層建筑抗震設(shè)計(jì)理論還需要從許多方面進(jìn)行深入研究。
本專題結(jié)合超
高層建筑的
鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土
混合結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)體系，對(duì)超高層建筑抗震設(shè)計(jì)理論的如下五個(gè)子項(xiàng)目進(jìn)行了研究，并取得了具有創(chuàng)新意義的成果——
1超高層建筑結(jié)構(gòu)地震作用分析的研究
多維地震動(dòng)效應(yīng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)和P-△效應(yīng)等地震效應(yīng)對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)的影響很大，然而其計(jì)算只能通過(guò)大型
有限元程序來(lái)完成，目前還無(wú)法應(yīng)用于工程實(shí)際。
本專題對(duì)上述各種地震效應(yīng)的主要影響因素進(jìn)行了深入研究，給出了多維地震動(dòng)效應(yīng)的反應(yīng)譜計(jì)算方法、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)的扭轉(zhuǎn)與平移振動(dòng)的耦連反應(yīng)簡(jiǎn)化計(jì)算方法以及P-△效應(yīng)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法和穩(wěn)定設(shè)計(jì)要點(diǎn)等，供工程設(shè)計(jì)使用。
2帶加強(qiáng)層的超高層建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)研究
在超高層建筑結(jié)構(gòu)中，沿高度方向布置水平加強(qiáng)層是減少結(jié)構(gòu)水平側(cè)移的一種有效方法。
本專題結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)帶加強(qiáng)層超高層建筑結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)、加強(qiáng)層數(shù)量及合理
剛度的選擇以及設(shè)置加強(qiáng)層的偏心支撐
框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，分析了帶水平加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)在地震作用下的工作機(jī)理、
內(nèi)力傳遞方式和薄弱部位分布等性能，探討了設(shè)置加強(qiáng)層引起內(nèi)力突變的原因，提出了“有限剛度”的概念和對(duì)水平加強(qiáng)層設(shè)置原則及合理剛度選擇方法的改進(jìn)建議，同時(shí)對(duì)帶加強(qiáng)層的超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。
3 超高層鋼
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的研究
在超高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)是一種主要的結(jié)構(gòu)形式。本專題針對(duì)超高層偏心支撐鋼
框架結(jié)構(gòu)、鋼框架狗骨式梁柱
剛性節(jié)點(diǎn)和地震作用下超高層鋼結(jié)構(gòu)的彈塑性性能等方面進(jìn)行了研究。
在以上研究的基礎(chǔ)上，本專題提出了偏心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)消能梁段的屈服模型、彈塑性時(shí)程分析方法以及結(jié)構(gòu)和
構(gòu)件參數(shù)等的具體設(shè)計(jì)方法；通過(guò)數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)研究分析了狗骨式梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的工作原理并提出了具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)；針對(duì)高層規(guī)則和不規(guī)則鋼結(jié)構(gòu)提出了其大震作用下彈塑性位移的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。
4 高層與超高層鋼-混凝土混合
結(jié)構(gòu)抗震性能研究
鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)體系兼有鋼結(jié)構(gòu)施工速度快和混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但國(guó)內(nèi)外對(duì)這類結(jié)構(gòu)的抗震研究較少。
本專題主要從模型試驗(yàn)、
彈性分析和彈塑性分析等方面對(duì)這類結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了研究。分析了這種結(jié)構(gòu)形式的工作原理、外框架與核心筒的連接方式以及大震作用下的
變形能力、破壞模式等。
5高層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論研究
雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)于高層混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能已進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和分析研究，并已取得了許多具有理論和應(yīng)用價(jià)值的成果，但是隨著我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)
平面和體型的多樣化以及功能等方面的要求，又提出了一些需要研究的新問(wèn)題。
本專題對(duì)高層混凝土結(jié)構(gòu)的研究除了上面介紹的多維地震輸入、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和P-Δ效應(yīng)外，還進(jìn)行了高層
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度對(duì)
框支剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能的影響和針對(duì)復(fù)雜工程的模型試驗(yàn)研究。
本專題的研究，在積極進(jìn)行以上5個(gè)子項(xiàng)的分析計(jì)算及科學(xué)試驗(yàn)的同時(shí)，將已取得的研究成果成功地應(yīng)用到天津國(guó)貿(mào)中心大廈、珠海信息大廈、深圳福建興業(yè)銀行大廈、北京新源大廈和西安長(zhǎng)慶石油勘探局科研樓等實(shí)際工程中。
本專題已于2003年12月25日通過(guò)部級(jí)鑒定。鑒定委員會(huì)認(rèn)為：該項(xiàng)研究成果總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，部分成果屬國(guó)際領(lǐng)先，對(duì)高層和超高層建筑抗震設(shè)計(jì)具有廣泛指導(dǎo)意義，推廣應(yīng)用價(jià)值大。
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