钢-混凝土混合结构房屋抗震性能分析

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发布时间：2021-09-12

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钢一混凝土混合结构房屋抗震性能分析
杨超，黄呈伟，刘若飞，田毅，刘婷
(昆明理工大学建筑工程学院土木工程系。昆明650224)
【摘要】以昆明市某钢框架．核心筒混合结构商务楼设计为工程背景，分析钢梁与核心筒采用不同连接方
式对结构侧向性能的影响。建立全部铰接模型与部分刚接模型，进行模态分析和反应谱分析，对比其动力特性和
多遇地震下的侧向性能，分析研究其在高烈度地区的抗震性能。
【关键词】混合结构；抗震性能；动力特性；反应谱分析
【中图分类号】TU398．2 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864(2015)11—0080—03
0 引言
在地震高烈度设防地区，随着建筑高度的增加，
结构抗震设计的难度逐渐增大。钢结构是高层建筑
发展的方向，但当高度较高时，由于纯钢结构的构件
截面较小，侧向刚度较弱，一般在满足强度条件的情
况下，建筑的侧向位移较大，不满足侧向刚度要求，其
舒适性也较差。因此，在超高层建筑结构体系中，钢．
混凝土混合结构得到了迅速的发展。
钢框架一混凝土核心筒结构体系由钢框架和钢筋
混凝土核心筒组成，钢框架承担结构大部分竖向荷
载，混凝土核心筒作为主要的抗侧力构件，承担大部
分地震荷载和风荷载，抵抗倾覆弯矩。由于核心筒的
存在，可使交通、服务性区域集中布置于核心筒中，结
构布置灵活。
本文结合昆明地区的实际工程，通过有限元软件
SATWE和ETABS进行数值模拟、分析，研究其在多遇
地震时的抗震性能。
1 结构有限元计算模型
结构的有限元模型以工程建筑设计为基础，并进
行了一定的简化，不考虑外围边框架和顶部钢架构，
将边框架自重和荷载折算为线荷载施加在外框架
梁匕
图1 有限元计算模型
在进行多遇地震抗震分析时，结构模型应尽量符
合实际情况，满足承载力要求和刚度要求。ETABS建
模时，剪力墙采用壳单元，连梁采用开洞的方式。楼
板不考虑面外刚度，采用膜单元，但在计算位移时定
义刚性隔板，相当于SATWE中的刚性楼板假定，减少
结构自由度，节约计算时间。
混合结构中，楼面梁与钢筋混凝土简体连接可采
用刚接或铰接。因此，本文建立了铰接模型和部分刚
接模型，对连接形式进行了比选。铰接模型即为钢梁
与核心筒的连接全部为铰接；部分刚接模型即为核心
筒角部与钢梁刚接，其余连接仍为铰接。
下面将建立采取上述两种不同连接方式的模型，
对其进行模态分析和反应谱分析，对比其动力特性和
侧向性能。
2 动力特性分析
采用ETABS和SATWE分别建模，计算楼面钢梁
与核心筒全部铰接模型和楼面钢梁与核心筒部分刚
接模型的前18阶振型，两种模型的前六阶基本动力特
性见表1～表5。
由此可见，两个模型的前六阶振型基本一致，第
一振型都为向平动，第二振型都为y向平动，可以
说明结构方向刚度较y方向小。