由國家自然科學(xué)基金委員會和建設(shè)部聯(lián)合資助，中國建筑科學(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)計理論”課題，為國家自然科學(xué)基金 “九五”重大項目——“大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵科學(xué)問題及設(shè)計理論研究”的3.2專題。
近年來，雖然國內(nèi)外對高層和超高層
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)計理論均進行了一些研究，也已取得了一批較深入和較實用的研究成果。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”作用的破壞機理等方面的復(fù)雜性，使得對
超高層建筑抗震設(shè)計理論還需要從許多方面進行深入研究。
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，對超高層建筑抗震設(shè)計理論的如下五個子項目進行了研究，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
多維地震動效應(yīng)、扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)和P-△效應(yīng)等地震效應(yīng)對超高層建筑結(jié)構(gòu)的影響很大，然而其計算只能通過大型
有限元程序來完成，目前還無法應(yīng)用于工程實際。
本專題對上述各種地震效應(yīng)的主要影響因素進行了深入研究，給出了多維地震動效應(yīng)的反應(yīng)譜計算方法、扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)的扭轉(zhuǎn)與平移振動的耦連反應(yīng)簡化計算方法以及P-△效應(yīng)的簡化計算方法和穩(wěn)定設(shè)計要點等，供工程設(shè)計使用。
2帶加強層的超高層建筑結(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)合實際工程，對帶加強層超高層建筑結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)、加強層數(shù)量及合理
剛度的選擇以及設(shè)置加強層的偏心支撐
框架結(jié)構(gòu)進行了研究，分析了帶水平加強層結(jié)構(gòu)在地震作用下的工作機理、
內(nèi)力傳遞方式和薄弱部位分布等性能，探討了設(shè)置加強層引起內(nèi)力突變的原因，提出了“有限剛度”的概念和對水平加強層設(shè)置原則及合理剛度選擇方法的改進建議，同時對帶加強層的超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要點進行了總結(jié)。
3 超高層鋼
結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的研究
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)點和地震作用下超高層鋼結(jié)構(gòu)的彈塑性性能等方面進行了研究。
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)計方法；通過數(shù)值計算和試驗研究分析了狗骨式梁柱剛性節(jié)點的工作原理并提出了具體設(shè)計要點；針對高層規(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化計算方法。
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，但國內(nèi)外對這類結(jié)構(gòu)的抗震研究較少。
本專題主要從模型試驗、
彈性分析和彈塑性分析等方面對這類結(jié)構(gòu)的抗震性能進行了研究。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)計理論研究
雖然國內(nèi)外對于高層混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能已進行了大量的試驗和分析研究，并已取得了許多具有理論和應(yīng)用價值的成果，但是隨著我國高層建筑結(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題。
本專題對高層混凝土結(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，還進行了高層
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計、轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度對
框支剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能的影響和針對復(fù)雜工程的模型試驗研究。
本專題的研究，在積極進行以上5個子項的分析計算及科學(xué)試驗的同時，將已取得的研究成果成功地應(yīng)用到天津國貿(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慶石油勘探局科研樓等實際工程中。
本專題已于2003年12月25日通過部級鑒定。鑒定委員會認(rèn)為：該項研究成果總體上達(dá)到國際先進水平，部分成果屬國際領(lǐng)先，對高層和超高層建筑抗震設(shè)計具有廣泛指導(dǎo)意義，推廣應(yīng)用價值大。
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