节点核心区混凝土强度对超高层混凝土结构抗震性能的影响分析

摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................. II 第1章绪论 (1)

1.1研究背景和意义 (1)

1.2抗震设计理论的发展 (3)

1.2.1 静力理论阶段 (3)

1.2.2 反应谱理论阶段 (4)

1.2.3 动力分析阶段 (4)

1.2.4 基于性能的抗震设计阶段 (5)

1.3结构非线性抗震分析方法研究现状及发展 (5)

1.3.1 静力弹塑性分析方法 (6)

1.3.2 动力弹塑性分析方法 (7)

1.4本文研究的目的和主要内容 (8)

第2章工程概况及模型建立 (10)

2.1工程概况 (10)

2.1.1 结构总体概况 (10)

2.1.2 结构材料 (10)

2.1.3 结构主要构件尺寸 (10)

2.1.4 抗震设计信息 (11)

2.2MIDAS/GEN软件介绍 (12)

2.3模型单元介绍 (12)

2.3.1 空间梁单元 (12)

2.3.2 墙单元 (14)

2.4有限元模型 (17)

2.5本章小结 (19)

第3章结构反应谱分析 (20)

3.1反应谱分析介绍 (20)

3.2结构反应谱分析结果 (21)

3.2.1 结构的周期 (21)

3.2.2 结构反应谱分析主要计算结果 (23)

3.2.3 结构位移结果 (25)

3.3节点核心区应力分析 (28)

3.3.1 节点核心区压应力 (28)

3.3.2 节点核心区剪应力 (29)

3.4本章小结 (30)

第4章结构的静力弹塑性分析 (31)

4.1静力弹塑性分析方法介绍 (31)

4.1.1 静力弹塑性分析的基本假定 (31)

4.1.2 静力弹塑性分析的主要步骤 (32)

4.1.3 侧向荷载分布模式 (33)

4.1.4 结构性能点的确定 (35)

4.2基于MIDAS/GEN的P USH-OVER分析 (36)

4.2.1 塑性铰的确定 (36)

4.2.2 初始荷载选择 (37)

4.2.3 控制条件和终止条件 (37)

4.3P USH-OVER分析主要结果 (37)

4.3.1 结构性能点的主要数据 (37)

4.3.2 结构的位移 (38)

4.3.3 结构性能点处塑性铰状态 (39)

4.4本章小结 (40)

第5章混凝土强度变化对节点核心区承载力影响理论分析 (42)

5.1节点核心区设计方法 (42)

5.1.1传统节点的传力方式 (42)

5.1.2夹心节点的传力方式 (43)

5.1.3我国规范对节点的设计要求 (44)

5.2混凝土强度对框架节点承载力的影响分析 (45)

5.2.1钢筋混凝土柱概况 (45)

5.2.2节点核心区轴心受压承载力计算 (46)

5.2.3节点核心区受剪承载力计算 (48)

5.3本章小结 (54)

第6章结论与展望 (55)

6.1结论 (55)

6.2展望 (56)

致谢 (58)

参考文献 (58)

攻读硕士学位期间论文发表情况 (61)

武汉科技大学硕士学位论文

第1章绪论

1.1 研究背景和意义

随着城市土地资源的紧张，建筑物由平面发展转变为向空间发展已经未来发展的趋势。从18世纪90年代美国纽约曼哈顿保险大厦（106米）的竣工开始，到本世纪迪拜塔（828米）的落成，不同结构体系的超高层结构建筑相继涌现而出。这些超高层建筑不仅可以让人们在有限的土地上建造出更多的居住空间同时可以成为一个城市的地标性建筑，体现城市的经济文化实力。

相比于多层结构和高层结构，超高层结构在设计阶段和施工阶段的要求都高的多。仅对于超高层混凝土结构而言，为了保证框架柱在地震作用下的延性，控制其轴压比是有效的方法之一[1]。然而在设计中，为了避免框架柱截面尺寸过大，通常会采用高强度等级的混凝土来保证框架柱的轴压比满足现行规范[2-3]要求。近年来，随着高强度等级混凝土的普及，在超高层混凝土结构中底部框架柱采用的混凝土等级可能会达到C60甚至更高。但对于梁板等受弯构件而言，采用高强度等级的混凝土不仅对构件抗弯能力提升不明显反而会对构件的抗裂能力产生一定影响，设计时梁板混凝土等级一般选用C25~C35。显然在超高层混凝土结构中，框架柱混凝土等级与梁混凝土等级相差过大的情况是很常见的，施工过程中如何保证节点核心区混凝土质量成了十分重要的问题。

对于梁柱节点的施工，下图1.1-（a）所示的施工方法及顺序为传统的节点核心区施工方法，此方法可以确保节点核心区混凝土强度与柱混凝土强度相同。同时我国规范[2-3]提出梁柱混凝土设计强度相差不超过两个等级时节点核心区可直接按梁混凝土强度等级浇筑节点，否则应按下图1.1-（b）所示的位置对梁柱交界采取分隔措施。

上述传统梁柱施工方法和规范要求的梁柱施工方法操作繁琐，在超高层建筑施工过程中，由于混凝土垂直运输距大，混凝土流淌性高，在节点核心区的施工中更容易产生分隔措施不当、高低等级混凝土相互流淌等施工质量问题，造成节点核心区混凝土强度不满足设计要求，存在安全隐患。