高层钢结构.docx

2020年高层钢结构新版姓名:李文杰学号:12121088班级:硕1203班摘要本文以安装粘弹性阻尼器的高层钢结构为研究对象,对其进行了基于性能的抗震设计理论与方法的研究。在基于性能抗震设计的基础理论研究方面,将高层钢结构的性能水准划分为五个等级,进而结合所确定的地震设防水准,根据建筑物的重要性和使用功能,将高层钢结构的性能目标划分为四个等级,并阐明采用耗能减震技术来实现更高级别的性能目标。关键词:基于性能的抗震设计方法高层钢结构粘弹性阻尼器第一篇基于性能抗震设计理论综述1、基于性能抗震设计理论的研究内容性能抗震设计的研究内容能够分为两部分,其一是结构性能抗震设计的基础框架研究,它包括性能抗震设防标准,含设防地震动水准和设防地震动参数的确定、结构体系抗震性能水准的分类、适用于不同重要性结构的性能抗震设防标准以及相应的性能可靠度分析;其二是性能抗震设计的基本方法研究,即实现性能抗震设计的基本分析技术,包含静力弹塑性分析方法、非线性反应谱方法、等效线性化方法和基于能量的抗震设计方法等[14]性能抗震设计需要估计结构的非线性性态,一般有两种方法可实现这一过程:非线性动力时程分析法(弹塑性时程分析)和静力非线性分析法(推覆分析)。非线性动力时程分析法从理论上讲是结构抗震分析较可靠的方法。可是,它对地震动输入较为敏感,且分析技术复杂、计算工作量大,设计师很难对结果进行处理,因此这种分析方法难以在设计中广泛应用。而静力非线性分析法既考虑了计算的简便性,同时也考虑了构件的弹塑性性能,随着基于性能的设计思想在结构抗震设计中的逐步推广和应用,该方法己经成为当前结构抗震研究的前沿课题之一。2、高层钢结构抗震设计的研究现状2、1高层钢结构的抗震设计高层钢结构房屋由于钢材的材质均匀,强度易于保证,因此在地震作用下,结构的可靠性大;而材料轻质高强的特点使得钢结构房屋的自重轻,从而减小所遭遇的地震作用;其良好的延性使结构在很大的变形下仍不致倒塌,从而保证结构在地震作用下的安全性。可是,由于地震的随机性和实际工程的复杂性,未能避免诸如结构平面和剖面的不规则性,以及沿竖向的刚度突变和强度突变等结构方案,潜伏着结构的薄弱部位和遭受破坏的可能性。虽然钢结构具有较好的延性,相对于钢筋混凝土结构的破坏程度要小,但还是难以避免连接节点的开裂、支撑的压屈等破坏,如在阪神地震中还发生柱子脆性断裂等震害[12]。因此,需要在总结震害经验的同时,开展科学研究,逐渐完善钢结构设计。当前,高层钢结构的抗震设计主要是基于承载力的设计方法,包括线性(弹性)和非线性(弹塑性和其它非线性性质)的设计方法,分别能够经过静力和动力分析过程得以实现,针对不同的设计阶段,可根据不同的结构体系和不同的设计要求选取适宜的分析方法,如振型分解法,时程分析法等。弹性抗震设计能够保证结构在多遇地震下的正常使用功能,能够确定在设计地震下结构的强度、变形等是否满足规范的要求,并为此阶段的结构设计提供直接可靠的依据。弹塑性抗震设计能够防止结构在罕遇地震作用下失效,相对于弹性抗震设计而言,能够体现出更多的结构抗震性能,如更加真实地估算结构的地震反应、更加准确地判断结构的薄弱层和薄弱杆件、以及楼层刚度突变等信息。实现两阶段的抗震设计所涉及到的具体抗震分析方法主要有以下几种:、刚度和延性,以满足一定的抗震设计要求。这种设计,结构处于被动抵御地震作用的地位,因此,是一种消极的抗震方式。为使结构更有效地抵抗地震作用,各国研究者一直在积极寻找新的结构抗震设计途径,以隔震、减震为技术特点的结构抗震新技术,便是这种努力的结果。高层建筑设计中,侧向刚度是主要考虑的因素,能准确判断结构侧向刚度的参数为水平位移指标,即建筑顶端最大位移与建筑总高度之比。高层建筑钢结构的刚度相对较小,其地震反应控制按照传统方法仅靠增加结构自身的水平刚度和阻尼是很不经济的,有时甚至是无法做到的,因此难以达到既满足安全性、使用性等要求又满足社会和经济等方面的要求,而结构振动控制突破了传统的设计方法,使仅依靠增加结构本身性能来抵抗动力荷载的方法发展为由结构振动控制体系能动地控制结构的动力反应。耗能减振(震)技术作为一种有效的结构被动控制方法在近二十年来得到了长足的发展。耗能减震器的类型也在不断增多。当前,根据耗能机理的不同能够分为:金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器和复合型阻尼器。粘弹性阻尼高层钢结构基于性能的抗震设计方法研究这些耗能装置在强烈地震作用下率先进入非弹性状态,产生较大的阻尼,大量消耗输入结构的振动能量。采用耗能减震装置的高层钢结构的抗震计算模型需对耗能减震装置按结构构件对待,采取合适的结构单元进行模拟。一般情