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随着我国社会和经济的高速发展,在现代化城市中建设了大量的超限高层建筑,目前我国针对超限高层建筑的抗震和抗风规范没有制定,很大程度上以高层建筑抗震和抗风的研究为基础,同时超限高层建筑工程的超限类型繁多(如高度、转换层形式和位置、多塔、连体、错层、加强层、竖向不规则、平面不规则、超限大跨空间结构等)和超限程度不一,在结构设计过程中需要提出有效控制安全的技术措施,包括抗震技术措施的适用性、可靠性,整体结构及其薄弱部位的加强措施和预期的性能目标。因此本文在介绍和总结前人研究成果的基础上,研究超限高层建筑结构分析及其结构体系可靠度分析的新方法,主要的工作有:
1.第一章主要介绍了高层建筑结构发展的趋势,超限高层建筑结构设计现状,超限高层建筑结构分析方法及超限高层建筑体系可靠度研究的概况,指出本文选题的来源及本文研究内容。
2.第二章主要介绍了QR法的基本原理,建立高层建筑结构分析的计算格式,算过一些例题,由计算结果可知,QR法的计算结果与有限元法结果相差很小,但计算比有限元法简便,这是一个经济有效的新方法,本文对超限高层建筑结构分析采用QR法。
3.第三章主要研究高层建筑结构非线性分析的QR法,在介绍基本概念及前人研究成果的基础上,将初应力法理论及几何非线性理论结合起来,建立了高层建筑结构双重非线性分析的新格式。
4.第四章主要研究超限高层建筑结构塑性极限分析的新方法。在简介基本概念及前人研究成果的基础上,提出下列新成果:(1)超限高层建筑结构塑性极限分析的塑性铰模型—QR法新计算格式;(2)超限高层建筑结构塑性极限分析的精化塑性铰模型—QR法新计算格式;(3)高层建筑结构体系极限承载能力分析的弹性调整—QR法。
5.第五章主要研究结构可靠度分析的验算点—QR法。在简介基本概念及前人研究成果的基础上,提出下列新成果:(1)本文在介绍验算点法的基础上,把验算点法与QR法结合起来,提出了结构可靠度分析的验算点—QR法。这种方法集验算点法及QR法的优点于一体,突破验算点法的局限性。(2)编制了相应的计算程序,计算了一些例题。计算结果表明,这种验算点—QR法,不仅发挥了验算点法及QR法各自的优势,提高计算效率,而且精度好。
6.第六章主要研究超限高层建筑结构体系可靠度分析的新方法,在简介前人研究成果的基础上,提出下列新成果:
(1)以一些简单的结构为例论证了结构塑性极限荷载对应的失效机构与该结构最小可靠指标对应的失效机构是相同的,由此可以得到这样的结论:在一定的条件下,可以利用塑性极限荷载分析法代替失效模式法来计算结构体系可靠度。
(2)塑性极限荷载可以表示为极限弯矩的形式,由此可以建立随机极限状态方程,根据随机极限状态方程及可靠指标公式即可计算结构可靠度。
(3)建立了结构体系可靠度的塑性极限荷载—QR法计算格式,编制了相应的计算程序,计算了一些例题,通过算例对照发现,采用塑性极限荷载—QR法来分析复杂结构可靠度,不仅计算简便、而且有较高的精度,是一种行之有效的方法。
7.第七章主要研究超限高层建筑结构抗震可靠度分析的QR法,在介绍基本概念及前人研究成果的基础上,提出下列新成果:
(1)建立了复杂结构地震反应分析的新计算格式及其算法的新格式。
(2)提出复杂结构体系动力可靠度分析的实用方法新方案及新对策;
(3)提出大型复杂结构体系动力可靠度分析的动力塑性极限荷载—QR法新格式。
8.第八章主要介绍工程实例——南宁国际大厦主楼,28层,其中地下3层,设计使用年限50年,抗震设防基本烈度6度。本章以此为例来分析超限高层建筑结构体系抗震可靠度。分析方法采用下列两种方法:塑性极限荷载——QR法和塑性极限荷载——有限元法。