【摘 要】
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混合结构是我国超高层建筑的主要结构形式之一,因其功能复杂且内部人口密集,若在大地震中发生严重破坏,将造成严重的人员伤亡和经济损失。因此,控制该类结构地震损伤并合理评估其抗震性能十分重要。目前,各国学者往往利用消能连梁控制该类结构地震损伤程度,我国许多大中城市的高层及超高层建筑也采用了这种减震措施。但尚缺少高层混合结构,特别是加入减震措施的高层混合结构的抗震性能评估方法,因此急需系统地开展相关研究。
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混合结构是我国超高层建筑的主要结构形式之一,因其功能复杂且内部人口密集,若在大地震中发生严重破坏,将造成严重的人员伤亡和经济损失。因此,控制该类结构地震损伤并合理评估其抗震性能十分重要。目前,各国学者往往利用消能连梁控制该类结构地震损伤程度,我国许多大中城市的高层及超高层建筑也采用了这种减震措施。但尚缺少高层混合结构,特别是加入减震措施的高层混合结构的抗震性能评估方法,因此急需系统地开展相关研究。本文以控制该类结构地震损伤并合理评估其抗震性能为出发点,首先利用消能连梁对该类结构进行减震设计,然后以地震现场调查中的建筑物破坏等级评定方法为依据,通过对大量试验资料总结分析,给出了混合结构及其各主要受力构件,特别是耗能构件的性能水准,并确定了各水准对应的指标限值,最后利用所总结的构件性能指标评估了有无减震措施的高层混合结构抗震性能。论文主要完成了以下工作:1)以《建（构）筑物地震破坏等级划分》（GB/T 24335-2009）为依据,总结分析了大量相关文献中的试验数据和试验现象,给出了高层混合结构以及各构件,包括SRC柱、SRC柱-型钢梁节点、混凝土核心筒的性能水准及其描述,计算出各构件具有84.13%保证率的性能指标限值。2)推导了消能连梁刚度公式,给出了合理的锚固措施,完成了消能连梁的拟静力试验,进一步验证了公式的准确性和锚固措施的有效性。依据本文消能连梁拟静力试验现象和结果,并结合其他文献消能连梁试验的数据,总结给出了消能连梁性能水准及其描述,并通过统计分析确定了相应的性能指标限值。3)利用有限元软件对有无消能连梁的高层混合结构进行动力时程分析,结果表明,当消能连梁的设计刚度与原混凝土连梁等效,且设计强度为原混凝土连梁0.8倍时,减震效果最好;对于在结构中的布设方案,自上至下满布消能连梁的减震效果最好。4)完成了1:2缩尺的6层带有消能连梁的核心筒拟静力试验,结果表明消能连梁延缓了核心筒的开裂,使得核心筒的耗能能力提高了23.6%,极限位移增大了约80%。参考本试验现象,以《建（构）筑物地震破坏等级划分》标准为依据,结合本文给出的消能连梁性能水准划分依据,以及其他相关文献试验结果,总结给出了带消能连梁核心筒的性能水准,并确定了相应的性能指标限值。5)分别采用基于构件性能指标判定结构性能的方法和基于材料损伤云图分布情况判定结构性能的方法,对有无消能连梁的高层混合结构性能水准进行判定,将这两种方法判别结果与某振动台试验现象进行相互比较,验证了本文给出的构件性能指标限值是合理的,基于构件评估结构的方法是可靠的。结果表明,小震工况下,消能连梁还未开始工作;中震和大震工况下,消能连梁使得高层混合结构的破坏状态降低一个等级,结构最大层间位移角减少了23%～26.3%。本研究为高层混合结构抗震性能评价提供方法,为政府震前评估建筑结构抗震韧性和震后开展应急救援提供科学依据,为相关评估规范的编制奠定基础。
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