高層建筑屋頂鋼塔效應(yīng)研究

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高層建筑屋頂鋼塔效應(yīng)研究

高層建筑屋頂鋼塔效應(yīng)研究1工程概況主塔寫字樓總高333m，主塔樓高245m，頂部設(shè)置高達(dá)88m的鋼布局電視放射塔，鋼布局放射塔樓的自身高度(包括避雷針)幾乎為總布局高度的1/3。本工程主塔寫字樓為混合結(jié)構(gòu)，位于7度區(qū)，設(shè)計(jì)根本地震加速度為0．1g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。本建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，阻尼比取值為0．04，建筑的主要平面及鋼塔立面圖如圖1，圖2所示。

2布局動(dòng)力特性分析本文采用ETABS軟件對(duì)布局舉行分析。將計(jì)算出的自振周期與SATWE的結(jié)果舉行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。從表1中可以看出，兩種軟件計(jì)算出的自振模態(tài)幾乎一致，由此初步判定模型的模態(tài)分析結(jié)果切實(shí)、穩(wěn)當(dāng)。本文通過(guò)分別減小主樓的高度和放射塔的高度來(lái)變更主樓與放射塔的剛度及剛度比，分別選取了10種高度組合：1)主樓高度降低33．2m，發(fā)射塔塔高不變;2)主樓高度降低61．05m，放射塔塔高不變;3)主樓高度降低61．05m，放射塔塔高不變(雖然降低高度同第2)種，但主樓剛度要比第2)種降低方式的主樓剛度大);4)主樓高度降低102．55m，放射塔塔高不變;5)主樓高度不變，放射塔塔高降低24．5m;6)主樓高度不變，放射塔塔高降低30．5m;7)主樓高度不變，放射塔塔高降低37．5m;8)主樓高度不變，放射塔塔高降低38m;9)主樓高度不變，放射塔塔高降低45m;10)主樓高度不變，放射塔塔高降低51．5m。其中5)～10)降低塔高的放射塔軸測(cè)圖見(jiàn)圖3。在各地震參數(shù)、荷載選取均一致的處境下，分別計(jì)算整體布局、主樓布局和發(fā)射塔布局的塔腳內(nèi)力和塔頂位移，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2，表3。表2，表3中的樓塔周期比及樓塔高度比是指主樓(不帶放射塔)與放射塔的周期比，根據(jù)表格繪制曲線，見(jiàn)圖4。從圖4可以看出:當(dāng)主樓和放射塔周期對(duì)比接近時(shí)，地震力放大系數(shù)最大，為7．748，而樓塔周期比達(dá)成1．9以上時(shí)，隨著樓塔周期比的增加，地震力放大系數(shù)在5鄰近上下波動(dòng)并逐步減小，當(dāng)樓塔周期比達(dá)成19．365時(shí)，其地震力放大系數(shù)為3．59。

當(dāng)主樓周期和放射塔周期對(duì)比接近或者主樓剛度和放射塔剛度比相差懸殊時(shí)，塔頂?shù)奈灰品糯笙禂?shù)均會(huì)變大，當(dāng)周期比為1．227時(shí)，位移放大系數(shù)為8．596，當(dāng)周期比為19．365時(shí)，位移放大系數(shù)為10．652，而當(dāng)周期比在1．9～9之間時(shí)，位移放大系數(shù)均在5鄰近上下波動(dòng)，最大為5．235，最小為4．188。由此可見(jiàn)，在地震作用下，放射塔產(chǎn)生了較明顯的鞭梢作用，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，要充分考慮這一作用，舉行整體剛度的操縱及塔腳節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)算。

3結(jié)語(yǔ)本文通過(guò)ETABS對(duì)不同剛度主樓與不同剛度放射塔組合下的整體塔腳內(nèi)力及塔頂位移與單塔塔腳內(nèi)力及塔頂位移舉行了對(duì)比，得出了以下主要結(jié)論:1)當(dāng)主樓與放射塔周期對(duì)比接近時(shí)，兩者發(fā)生共振，地震力放大系數(shù)較大，在設(shè)計(jì)中要盡量制止產(chǎn)生這種處境;2)對(duì)于這一工程，當(dāng)主樓與放射塔周期比大于1．9時(shí)，地震力放大系數(shù)在5鄰近上下波動(dòng)并隨著周期比的增加逐步減小。在設(shè)計(jì)中將塔體與主布局分離，直接按模范中規(guī)定的3倍的地震力加在放射塔和主布局上是不合理的，應(yīng)按實(shí)際處境舉行建模分析;3)當(dāng)主樓與發(fā)射塔周期對(duì)比接近或?qū)Ρ葢沂鈺r(shí)，位移放大系數(shù)較大，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量制止;4)當(dāng)主樓與放射塔周期在1．9～9之間時(shí)，位移放大系數(shù)在5鄰近上下波動(dòng)。通過(guò)對(duì)比分析，對(duì)于這類在主布局頂部創(chuàng)辦高聳布局的工程，在地震作用下輕易產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)，不管是操縱其剛度還是驗(yàn)算其塔腳