计算分析建筑结构论文提纲

论文题目：高层建筑结构高宽比与剪重比问题分析

摘要：为了能够使城市紧张的建筑用地充分发挥作用,保障人们最基本的居住需求以及休闲娱乐要求,建筑的高度与结构的复杂程度不断被刷新,使得抗震设计的难度全面加大。伴随着高度的增加,高层建筑高宽比与剪重比超限问题严重,使得人们对建筑本身的安全性不得不提出质疑。因此,本文围绕超限高层建筑的高宽比与剪重比问题,分别进行了理论研究和有限元对比分析,主要的研究内容和成果如下:（1）利用有限元软件Midas Gen建立便于问题研究分析的钢筋混凝土剪力墙结构体系:基本模型A（高宽比5.08）,并利用Midas Gen和SATWE分别对模型进行弹性计算分析,将各计算结果进行对比,两种软件所得结果差别不大,说明论文选用的模型是可靠的。（2）对高宽比的计算问题进行了研究分析,利用平面凹凸不规则模型,采用多种计算方法对其进行计算,说明考虑平面刚度因素的等效宽度计算方法优于最小宽度和加权平均宽度计算方法,建议等效宽度计算法可作为结构设计阶段的高宽比计算指标。（3）为了研究P-△效应对大高宽比建筑的影响,在原模型A基础上通过增加层数,得到不同高宽比模型B（高宽比5.81）、C（高宽比6.54）、D（高宽比7.26）、E（高宽比7.99）、F（高宽比8.72）。通过软件计算分析可知模型E、F需要考虑P-△效应,对模型E、F分别采用考虑、不考虑P-△效应进行计算,将计算得到的层间位移角、楼层位移、楼层剪力以及部分构件内力进行对比分析,两种情况下的各项计算指标相差均在5%以内,可以忽略不计其效应。（4）为了研究高层建筑高宽比对结构抗倾覆性能的影响,进一步对模型A、B、C、D、E、F进行计算分析,随着高宽比不断地增加,结构倾覆力矩和抗倾覆力矩均不断加大,但是抗倾覆安全系数是不断降低的,当高宽比达到8.0时,需要对高层建筑进行抗倾覆验算及采取相应的措施来保证建筑的抗倾覆能力。（5）剪力墙中震抗拉不足是高宽比超限高层建筑的普遍现象,解决该问题的有效措施是在墙肢中布置型钢。在原模型A的基础上,建立了模型A1,经软件进行中震不屈服计算可知A1模型的个别楼层的部分墙肢抗拉不足,需要布置型钢;在A1的基础上通过改变结构的层数得到模型B1（高宽比7.99）、C1（高宽比8.72）,分别对B1、C1进行中震不屈服计算可知,随着高宽比的不断增加,剪力墙中震抗拉不足严重,C1模型的大部分楼层的多数墙肢均需要布置型钢来满足墙肢抗拉性能。对A1、B1、C1的拉应力超限墙肢布置型钢后,中震剪力墙抗拉性能得到很好地改善,但是对三个模型的首层部分墙肢型钢率进行统计可知,随着高宽比不断地增加,为了保证墙肢抗拉性能,型钢用量是非常巨大的,C1模型部分墙肢的型钢含钢率为A1模型的25倍之多。若继续增加结构的高度,就必须付出巨大的经济代价,否则应考虑采用不同的结构体系（如型钢混凝土组合结构、筒体结构）来替代钢筋混凝土结构体系。为了保证结构的安全性以及综合经济效益,认为钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比宜控制在8.0以内。（6）大高宽比建筑的剪重比往往不符合规范要求,通过模型A建立不同场地类别下的模型并分别对其进行计算分析。模型在场地条件较好的Ⅰ、Ⅱ场地类别下,剪重比不满足规范限值,在场地条件较差的Ⅲ、Ⅳ场地类别下剪重比很容易满足规范限值,说明规范关于最小剪重比的规定并没有考虑场地类别这一影响因素。将处于Ⅰ、Ⅱ场地类别下的模型进行弹性时程分析,计算所得结构的层间位移角均未超限,楼层剪力以及刚度均匀连续,处于Ⅰ、Ⅱ场地类别下的模型剪重比虽然超限,但是结构安全性能良好,不需要通过改变结构的布置来使结构的剪重比满足规范要求。

关键词：超限高层建筑;剪重比;高宽比;二阶效应;抗倾覆性能;剪力墙中震抗拉

学科专业：土木工程

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外高层建筑发展状况

1.2.1 高层建筑发展历史概况

1.2.2 我国高层建筑发展概况

1.3 高层建筑发展过程中的问题

1.3.1 高层建筑结构高宽比超限

1.3.2 高层建筑结构剪重比超限

1.4 本文研究的目的与内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

第二章 论文模型

2.1 论文分析模型简介

2.2 有限元分析理论

2.2.1 等直杆单元分析

2.3 混凝土本构关系

2.4 钢筋本构关系

第三章 高层建筑中高宽比超限问题分析

3.1 我国超限高层中关于高宽比的相关问题

3.2 高层建筑结构高度的确定

3.3 高层建筑宽度的确定

3.3.1 最小宽度计算法

3.3.2 加权平均计算法

3.3.3 最小投影宽度计算法

3.3.4 等效宽度计算法

3.3.5 带有悬挑或裙房结构的宽度

3.3.6 不同计算方法对宽度的计算结果

3.4 模型实例分析

3.5 大高宽比高层建筑结构的整体稳定性问题分析讨论

3.5.1 高层结构的整体稳定性

3.5.2 设计程序中关于P-△效应的方法讨论

3.5.3 不同高宽比结构模型整体稳定性验算结果

3.6 大高宽比高层建筑结构的抗倾覆问题分析讨论

3.7 高宽比超限建筑结构中震抗拉问题分析讨论

3.7.2 审查要点中关于中震拉应力的规定

3.7.3 剪力墙的受剪承载力和轴向应力的关系

3.7.4 中震不屈服剪力墙平均名义拉应力的计算

3.7.5 高宽比超限结构中震抗拉剪力墙型钢布置

3.8 本章结论

第四章 不同场地类别对剪重比影响的分析与讨论

4.1 最小剪力系数的研究现状

4.2 我国规范中剪重比的相关规定

4.3 各个国家规范中最小剪力系数的相关规定

4.3.1 美国规范ASCE7-10

4.3.2 欧洲规范

4.3.3 新西兰规范

4.3.4 日本规范

4.3.5 各国规范最小剪力系数规定对比

4.4 影响剪重比的各种因素

4.5 模型对比分析

4.5.1 不同场地类别模型对比分析

4.6 剪重比不合规模型弹性时程分析

4.6.1 多遇地震波的选取

4.6.2 模型弹性时程分析

4.6.3 分析与建议

4.7 本章总结

第五章 本文总结

参考文献

致谢