誰(shuí)能給我個(gè)工民建畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案？

【專家解說(shuō)】：　　第十部分：科技資料翻譯 　　一科技資料原文 　　二科技資料翻譯 　　RTICLE IN PRESSEngineering Structures ( ) – 　　新結(jié)構(gòu)控制概念的應(yīng)用 　　Xilin Lua,_, Zhiguo Gongb, Dagen Wenga, Xiaosong Rena 　　同濟(jì)大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)防震減災(zāi)土木工程實(shí)驗(yàn)室,上海四平路1239號(hào), 200092, 中國(guó)上海建筑科學(xué)研究院(集團(tuán))有限公司,上海200032,中國(guó) 　　2005年12月21日收到; 2006年10月5日修訂; 2006年10月6日通過審查 　　摘要: 　　目前已經(jīng)提出并廣泛研究了聯(lián)合建筑控制的概念.但是僅限于關(guān)于兩條平行相鄰建筑的理論與實(shí)驗(yàn)研究. 進(jìn)一步,本文擴(kuò)大了控制應(yīng)用的范圍,對(duì)一個(gè)高層建筑(60層總高333米)和周邊大型平臺(tái)架構(gòu)(10層共49米),以主要減少平臺(tái)結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)導(dǎo)致的剛度和質(zhì)量偏心. 首先引入一個(gè)宏觀有限元結(jié)構(gòu)的概念來(lái)簡(jiǎn)化建筑物. 簡(jiǎn)單的介紹了連接粘滯性阻尼器的模型分析和測(cè)試結(jié)果. 接下來(lái),分析了建筑的雙向水平地震作用包括了兩個(gè)不同的回歸周期的地震影響. 結(jié)果表明,使用連接阻尼器,可有效減少平臺(tái)架構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)反應(yīng). 此外,主樓抗震性能可以采用不同的方法提高 最后,平臺(tái)和主樓用每個(gè)最大容量600KN的粘滯性阻尼器連接,此建筑已經(jīng)在2005年竣工并投入使用. 　　關(guān)鍵詞:連接建筑物控制手段;主樓; 大型平臺(tái)架構(gòu);連接流體阻尼器;地震的扭轉(zhuǎn)反應(yīng);實(shí)際應(yīng)用 　　1. 介紹 　　由于高強(qiáng)度材料和現(xiàn)代建筑技術(shù)使用的不斷增長(zhǎng)、現(xiàn)代化城市設(shè)計(jì)和建造了越來(lái)越多的高樓大廈. 在市中心,很多建筑由于土地的限制和集中功能的需要而造的靠近或者設(shè)計(jì)成復(fù)合式. 為了防止溫度裂縫和不均勻沉降,這些建筑物沒有任何聯(lián)系結(jié)構(gòu). 如果它們的距離不足以調(diào)節(jié),可能在強(qiáng)烈地震作用下發(fā)生相互碰撞事件.在以前的強(qiáng)烈地震中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了臨近建筑碰撞的后果[[12].怎樣防止相互撞擊是個(gè)嚴(yán)重的問題.它是為鄰近的建筑物的設(shè)計(jì)或者被波及的建筑設(shè)計(jì)的.研究者在過去30年已經(jīng)作出相關(guān)努力, 調(diào)查分析相鄰兩單自由度系統(tǒng)地震的沖擊效應(yīng). 我們建議安裝粘彈性阻尼器在碰撞可能接觸的位置. 可能在動(dòng)力設(shè)計(jì)中沒有預(yù)料的是,阻尼器可能使沖擊荷載在兩個(gè)系統(tǒng)中傳遞. Westermo [4] Westermo建議使用連接絞連接兩相鄰相對(duì)樓層,那么顯然這個(gè)系統(tǒng)能減震. 但是可能在一定程度上改變不連接建筑物的地震動(dòng)特性. 　　如果建筑在幾何上不對(duì)稱,那么就加大了地震反應(yīng). 而且增加了建筑的基礎(chǔ)剪力. 事實(shí)上,剛聯(lián)結(jié)建筑物受力特點(diǎn)更像一個(gè)單一建筑體系.因此, 只有在設(shè)計(jì)階段采取適當(dāng)?shù)拇胧?才能采用新的臨近建筑體系的建議. 但對(duì)鄰近現(xiàn)有建筑物的防震,他們之間有相互作用因而這個(gè)建議不能正確的實(shí)現(xiàn)其功能. 進(jìn)一步,消極的想法只是避免結(jié)構(gòu)的相互沖擊、 更積極的想法是要利用撞擊減少建筑物的動(dòng)態(tài)效應(yīng). 提出用被動(dòng)阻尼器,半主動(dòng)阻尼器或者主動(dòng)阻尼器連接臨近建筑或者復(fù)合式建筑的想法來(lái)改進(jìn)抗震或抗風(fēng)性能. 　　減震建筑系統(tǒng)具有兩個(gè)基本特點(diǎn).當(dāng)?shù)卣鸹蛘邚?qiáng)風(fēng)發(fā)生的時(shí)候,第一是地震或者強(qiáng)風(fēng)作用下兩個(gè)鄰近的建筑物之間的相互作用. 第二是聯(lián)結(jié)減震器的耗能作用. 后者在減震中更加重要而且它一般情況下部分取決于前者. 結(jié)合這兩個(gè)特點(diǎn),下文中用阻尼器連接臨近建筑的控制概念稱為聯(lián)合建筑控制. 　　在美國(guó),Klein [5] 在1972年第一次提出平動(dòng)-扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)體系來(lái)增強(qiáng)抗風(fēng)性能的計(jì)劃.在日本, Kunieda [6] 在1976年建議連接多重結(jié)構(gòu)減少地震反應(yīng).從那時(shí)以來(lái),許多調(diào)查已經(jīng)對(duì)探查控制建筑物的動(dòng)態(tài)反應(yīng)的可能性使用連接建筑物控制手段的對(duì)策. 調(diào)查的絕大部分是理論上和數(shù)字的分析.涉及被動(dòng)控制技術(shù)[7–12], 半自動(dòng)和自動(dòng)控制技術(shù) [13–17]. 此外,一些實(shí)驗(yàn)研究也證明了控制手段的有效性[18,19]. 這些調(diào)查得出一個(gè)共同的結(jié)論. 如果兩個(gè)鄰近的建筑物的粘滯性阻尼器在適合位置恰當(dāng)安裝,那么風(fēng)應(yīng)力和地震動(dòng)力響應(yīng)將被減少很多. 基于這些研究,日本正在進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)或正在考慮中. 如我所知,1989年?yáng)|京建造的鹿島智能建筑是第一個(gè)應(yīng)用有關(guān)連接建筑物控制手段的[20]. 在這計(jì)劃中,有一種凹型絞安裝在辦公室樓的5-層樓和9-層樓. 這種鋼質(zhì)凹型絞有一種穩(wěn)定的滯后性.它能在強(qiáng)烈地震期間通過屈服而吸收振動(dòng)能量. 但是,剛性絞也能明顯改變單獨(dú)的建筑物的動(dòng)態(tài)特性. 2003年,Asano and Yamano et al. [21]在日本東京建設(shè)局也描述了這種剛性絞. 　　為什么連接建筑物控制手段是少見的?有兩點(diǎn)理由: 第一,是鄰近的建筑物的相互影響有可能產(chǎn)生潛在不良反應(yīng), 特別對(duì)于那些聯(lián)結(jié)阻尼器,例如粘彈性阻尼器或者粘滯性阻尼器.他們可能有害于地震附近建筑. Xu and Lu et al提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案. [10,18,19], 就是向連接建筑物使用減速阻尼器例如各種各樣粘滯性阻尼器. 將兩個(gè)建筑的動(dòng)響應(yīng)降低到最小同時(shí)將屈服阻尼升到很高的水準(zhǔn) 因此,這在設(shè)計(jì)很快將在工程中得到應(yīng)用. 第二,鄰近的建筑物中連接建筑物控制并沒有很多適合的例子. 通常新設(shè)計(jì)的大廈, 結(jié)構(gòu)工程師通過改變結(jié)構(gòu)布置或者改變結(jié)構(gòu)體系來(lái)解決撞擊問題或扭轉(zhuǎn)力問題. 因此,對(duì)于適用的建筑控制耦合限于有限范圍.為了使控制方法提高到更加適用的水平,本文對(duì)基于大型平臺(tái)架構(gòu)的高層控制的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了全面研究.此建筑為一個(gè)簡(jiǎn)單的例子. 然后對(duì)宏觀結(jié)構(gòu)的有限元模型進(jìn)行解析其性能測(cè)試和分析模型采用的阻尼. 隨后,聯(lián)結(jié)阻尼器提高建筑的抗震性能的效果.特別是通過一系列地震反應(yīng)分析的估計(jì)解決平臺(tái)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)扭力反應(yīng). 　　2. 建筑描述 　　2.1. 建設(shè)綱要 　　該項(xiàng)目為位于上海南京路步行街起點(diǎn)的上海世茂國(guó)際廣場(chǎng). 這是中國(guó)最著名的商業(yè)街. 整個(gè)工程包括主樓、平臺(tái)結(jié)構(gòu)和公共廣場(chǎng). 主樓,其低層作為高檔辦公樓,其高層是五星級(jí)飯店, 共60層及三層地下室. 主樓樓頂海拔約246米, 若附加在裝飾天線桅桿,總高度達(dá)到 333米,這將是上海市區(qū)黃浦江以西最高的建筑了.其結(jié)構(gòu)圖和建筑表現(xiàn)圖將在一年內(nèi)出圖. 圖1上海世茂國(guó)際廣場(chǎng)配置結(jié)構(gòu)和連接阻尼的安排[注:平臺(tái)和廣場(chǎng)為點(diǎn)ABCD主樓的點(diǎn)A0,B0,C0,D0,7樓到10樓安排阻尼器的位置 圖2:同濟(jì)大學(xué)用三軸震動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的1:35模型 　　2.2. 結(jié)構(gòu)體系 　　主樓為鋼筋混凝土核心筒,外加支腿系統(tǒng). 從第一層至11層、外墻鋼筋混凝土框架和核心筒選段一級(jí) 鋼筋混凝土框架的外墻改為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu). 3個(gè)支點(diǎn)組成懸臂桁架結(jié)構(gòu)加強(qiáng)主樓、 各自位于11層和28層和47層. 該平臺(tái)部分,設(shè)計(jì)10層鋼筋混凝土框架墻結(jié)構(gòu)抵制縱向和橫向荷載. 至于廣場(chǎng)部分,從一到六層是空地,除了一些支撐七到十層的填充柱,屋頂有一個(gè)巨大跨度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu).在第七至十樓有一個(gè)平臺(tái)廣場(chǎng). 　　2.3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是主要難點(diǎn) 　　在初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 對(duì)整個(gè)平臺(tái)及廣場(chǎng)安裝巨大的斜支撐來(lái)加強(qiáng)細(xì)長(zhǎng)的混凝土柱解決剛度分配不均勻的問題. 然而,為了保持彈性空間加強(qiáng)斜撐的建議被取消了. 因此,為整個(gè)平臺(tái)和廣場(chǎng),扭轉(zhuǎn)反應(yīng)可能會(huì)因大偏心突出剛度和質(zhì)量分布而加劇.廣場(chǎng)部分剛度過于薄弱,其位移響應(yīng)可能嚴(yán)重到失控的程度,設(shè)計(jì)規(guī)范不能完全滿足. 作為一個(gè)解決辦法, 設(shè)計(jì)師嘗試在各樓層之間安裝剛性桿來(lái)連接主樓與整個(gè)廣場(chǎng)及平臺(tái). 盡管如此, 連接桿強(qiáng)度和變形能力可能不足以抵御地震.因?yàn)橹鳂呛驼麄€(gè)廣場(chǎng)及平臺(tái)剛度和質(zhì)量差別很大. 同濟(jì)大學(xué)市政工程系在防震減災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證是否可以使用連接桿連接主樓與周邊部分.振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果表明,在預(yù)先設(shè)計(jì)的建筑僅在基本地震下運(yùn)行 (50年一遇) 根據(jù)地震基本烈度,建筑物發(fā)生各種損害情況.當(dāng)評(píng)估建筑物的抗震性能(見2000年期刊), 整個(gè)廣場(chǎng)及平臺(tái)剛性桿扭轉(zhuǎn)反應(yīng)還是很大的. 應(yīng)當(dāng)指出,抗震設(shè)計(jì)實(shí)施的的三個(gè)層次的保護(hù)措施,要按全國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范與上海本地的法律的規(guī)定設(shè)計(jì). 其中 一級(jí)地震基本做到了詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工,另外兩項(xiàng)措施須經(jīng)計(jì)算地震作用. 上海本地的規(guī)范中震幅7度時(shí)加速度在0.035g,0.10g and 0.20g 對(duì)應(yīng) 相應(yīng)的三個(gè)層次. 　　表a:1940年E1地震中心E–W 和 S–N的加速時(shí)間 　　表b:記錄在加州理工學(xué)院的1952年7月21日發(fā)生在肯德基州的E–W 和S–N方向的加速時(shí)間歷史 　　表c: 上海SHW2人工加速度產(chǎn)生的峰值為0.1g 　　圖三加速時(shí)間歷史對(duì)三個(gè)地震模擬振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn) 　　2.4. 聯(lián)結(jié)阻尼器的應(yīng)用 　　為了避免剛性桿件的缺點(diǎn),有人建議在主樓及周邊配備部分安裝粘滯性阻尼器來(lái)代替剛桿剛性使耗能阻尼器更有效地控制地震反應(yīng)、尤其是減少整個(gè)廣場(chǎng)及平臺(tái)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng). 圖表1顯示上海世茂國(guó)際廣場(chǎng)中粘滯性阻尼器的計(jì)劃配置. 在一系列優(yōu)化之前用SAP 2000設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行詳細(xì)的分析. 對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行時(shí)程分析來(lái)比較減弱的效果 　　X. Lu et al. / 工程結(jié)構(gòu) ( ) – 5 　　表 1 　　7樓到10樓中點(diǎn)A到點(diǎn)D不同的阻尼遭受的相對(duì)水平位移 　　Floor Point Case 1 Case 2 Case 3 　　7F 　　A 96.8 29.0 28.2 　　D 58.3 27.9 27.5 　　8F 　　A 104.5 30.1 30.0 　　D 63.0 29.4 29.0 　　9F 　　A 109.6 31.3 31.6 　　D 66.0 31.8 31.2 　　10F 　　A 113.7 32.6 33.3 　　D 68.3 34.6 34.0 　　情況1, 主樓及周邊部分沒有聯(lián)結(jié)阻尼器 　　情況2: 主樓及周邊部分從七樓到十樓分布40個(gè)聯(lián)結(jié)阻尼器 　　情況3:主樓及周邊部分從一樓到 十樓分布100個(gè)聯(lián)結(jié)阻尼器 　　十樓從A點(diǎn)到D點(diǎn)的位移比較如表1. 可以得出情況2能得到比較滿意的減弱效果.但是情況2增加的阻尼器效果增加不明顯.所以采用情況2中阻尼器的數(shù)量和位置詳細(xì)分析. 　　3:選擇的聯(lián)結(jié)阻尼器和結(jié)構(gòu)的動(dòng)荷載 　　3.1.分析模型及基本假設(shè) 　　文中建立了兩個(gè)分析模型.SAP2000軟件建立的有限元模型, 主要用于進(jìn)行特征值分析和彈性分析、由于地震的不確定性和局限性,不能滿足非線性時(shí)程分析的要求.用CANNY軟件進(jìn)行非線性時(shí)程分析的宏觀單元模型. 圖4為宏觀要素分析模型.該模型是用來(lái)描述桿件基于剪力墻材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系. 圖5為鋼筋混凝土在循環(huán)荷載下的應(yīng)力應(yīng)變曲線. 找出鋼筋混凝土三軸壓應(yīng)變最高的壓應(yīng)力, __c and "u是壓力應(yīng)變控制點(diǎn)的下降部分所能承受的最大壓力. _t是鋼筋混凝土最高單軸應(yīng)力相關(guān)應(yīng)變. 　　_ "t 是下降點(diǎn)的最大強(qiáng)度控制點(diǎn); "0 是起點(diǎn),到達(dá)之前的定點(diǎn) _c; --為參數(shù),指示混凝土應(yīng)力卸載前到達(dá)_c _y和"Y是鋼材拉伸屈服應(yīng)力和相關(guān)的應(yīng)變. _0y and "0y 是鋼的相關(guān)的壓縮屈服強(qiáng)度和變形. --是卸載控制參數(shù). 考慮到矩軸力互動(dòng)和材料應(yīng)力應(yīng)變曲線. 此體系能自動(dòng)形成雙向彎矩-曲率關(guān)系 　　根據(jù)有限元模型的結(jié)果,宏觀模型采用的詳細(xì)樓層重量在表2. 阻尼比率是結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)響應(yīng)的關(guān)鍵組成之一. 經(jīng)過仔細(xì)比較不同類型阻尼比的分析反應(yīng). 電腦模式對(duì)于模式1和模式2定義4%臨界阻尼為瑞利型阻尼.在計(jì)算中采用以下基本假設(shè): 　　(1)樓層是剛性平面; 　　(2) 忽視土和結(jié)構(gòu)的相互作用; 　　(3) 基礎(chǔ)能承載上部結(jié)構(gòu); 　　(4) 忽視地震垂直作用. 　　3.2. 聯(lián)結(jié)阻尼器分析模型 　　根據(jù)粘滯性阻尼器減少臨近建筑的變形反應(yīng)的優(yōu)越性[19], 設(shè)計(jì)中采用一種非線性粘滯性阻尼器. 　　粘滯性阻尼器的機(jī)械特性可用下式表示: 　　Fd = CvSign(V/Vmax)@ 　　_ 　　(1) 　　Cv: 阻尼系數(shù) (kN). 　　V: 活塞和容器中的流體相對(duì)速率(mm/s). 　　Vmax: 活塞和容器中的流體最高速率(mm/s). 　　_:速度指數(shù),通常介于0.1和1.0. --等于1.0時(shí),線性速度存在. 隨著--的數(shù)值下降, 在小型平臺(tái)阻尼力隨速度增長(zhǎng)很快,但在大型平臺(tái),阻尼力隨速度增長(zhǎng)速度緩慢. OBE和SEE對(duì)高層建筑,如上海世茂國(guó)際廣場(chǎng)的設(shè)計(jì)必須都滿足上海本地抗震設(shè)計(jì)規(guī)范. 為了充分利用耗能阻尼器的能力, 　　_應(yīng)該選擇較小值. 同時(shí)根據(jù)兩個(gè)因素判定_ 和Cv的阻尼系數(shù) (1) 流體阻尼器耗能表現(xiàn)佳,為在OBE范圍下減少平臺(tái)架構(gòu)下的扭轉(zhuǎn)反應(yīng), 　　表4用CANNY程序進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的宏觀模型分析 　　============================================================= 　　職稱論文寫作和發(fā)表，誠(chéng)信迅捷，負(fù)責(zé)到底，有意者加用戶名！