超高层框架—核心筒结构动力特性及核心筒截断问题研究

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结构的动力特性研究对于深入了解结构的受力性能是非常有效的手段,也是进行结构设计和性能评估的重要依据。现场实测是了解结构动力特性的基本途径之一。在目前所做的此类研究中,对高层建筑尤其是超高层框架-核心筒结构的动力特性现场测试的例子并不多见。   按照建筑抗震设计规范规定:当抗震设防烈度和建筑高度分别超过规定限值时,应设置建筑结构的地震反应观测系统。本文以南京紫峰大厦为研究对象,通过现场测试得出该结构的基本动力特性,并应用有限元分析软件ANSYS按照实际结构进行建模和计算,将计算结果与实测结果进行对比分析。研究表明:模型的第一振型为X方向平动,第二振型为Y方向平动,且第一、第二周期相差不大,由此可以判断该结构Y方向的整体刚度略大于X方向,且上部结构的刚度分布比较均匀,该结构体系具有良好的整体受力性能。同时,对紫峰大厦进行了风速和风振响应的现场实测,在有限元模型得到验证的基础上,进一步对该结构进行了风振响应计算分析,现场实测和有限元计算所得的结构顶部位移峰值都与风荷载的峰值的出现时间基本相符,风速越大,结构响应越明显。   在超高层框架-核心筒结构的设计中,经常会遇到这样的情况,由于建筑师的要求或者其它原因,需要截断结构上部的核心筒。核心筒的变形曲线为弯曲型,而框架的变形曲线为剪切型;下部的核心筒可减少下部框架的内力,而上部的核心筒则增加上部框架的内力。所以,从力学上来讲,全高核心筒并不一定是必要的。本文就核心筒截断问题进行了有限元计算分析,得出了核心筒在结构的反弯点以上可以被截断的结论;同时也发现,刚度特征值是核心筒可截断高度的一个关键参数。
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