雅加達(dá)電視塔抗震設(shè)計(jì)若干問題研究.pdf

1、本文針對(duì)混凝土高塔結(jié)構(gòu)中的豎向地震作用、部分預(yù)應(yīng)力混凝土高塔水平剛度系數(shù)和預(yù)應(yīng)力度的關(guān)系、延性系數(shù)和預(yù)應(yīng)力度的關(guān)系、考慮高階振影響的靜力彈塑性(PUSHOVER)分析等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究工作，并完成558m高雅加達(dá)電視塔的初步計(jì)算分析。 1、考慮場(chǎng)地土影響的豎向地震作用分析 場(chǎng)地土對(duì)高聳結(jié)構(gòu)豎向地震力有顯著的影響，同一烈度區(qū)不同場(chǎng)地類型上的高聳結(jié)構(gòu)豎向地震力差別較大。II類場(chǎng)地土上的煙囪，只有在9度區(qū)才會(huì)產(chǎn)生豎向拉力；I

2、Ⅱ類場(chǎng)地土上的煙囪，在8度、9度區(qū)在煙囪的頂部會(huì)出現(xiàn)較大的豎向拉力和豎向壓力；Ⅳ類場(chǎng)地土上的煙囪，在7度區(qū)頂部就出現(xiàn)豎向拉力，9度區(qū)豎向拉力和豎向壓力非常大。因此在計(jì)算高聳結(jié)構(gòu)豎向地震作用時(shí)，場(chǎng)地土的影響應(yīng)引起足夠的重視。雅加達(dá)電視塔豎向基本周期達(dá)到0．62s，屬于豎向高柔結(jié)構(gòu)，《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》的沖量法不適用。在7度中震作用下，雅加達(dá)電視塔上部筒體不出現(xiàn)拉力，下部筒體壓力中豎向地震力所占比例很小，394標(biāo)高(上部塔筒變截面處)以上的簡(jiǎn)體

3、和鋼桅桿部分產(chǎn)生的豎向地震力較大，占結(jié)構(gòu)自重的50％左右或以上，結(jié)構(gòu)的軸壓比已經(jīng)超過1．0，達(dá)到1．4，在計(jì)算中應(yīng)予以考慮。另外，結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)基本周期為0．62s，和場(chǎng)地土的特征周期以及豎向地震動(dòng)實(shí)測(cè)卓越周期比較接近，豎向共振問題宜作專門研究。 2、巨型框架結(jié)構(gòu)剛度系數(shù)和構(gòu)件延性系數(shù)研究 基于應(yīng)力比定義預(yù)應(yīng)力度，以應(yīng)力比預(yù)應(yīng)力度替代規(guī)范中的彎矩開裂系數(shù)，建立了環(huán)形截面剛度系數(shù)和預(yù)應(yīng)力度的關(guān)系。通過實(shí)例計(jì)算結(jié)果，分析了剛

4、度系數(shù)隨預(yù)應(yīng)力度的變化趨勢(shì)，對(duì)于高塔結(jié)構(gòu)，當(dāng)0．4≤λ≤0．7時(shí)，剛度系數(shù)和預(yù)應(yīng)力度可擬合為近似線性關(guān)系；λ>0．7時(shí)，塔身在正常使用極限狀態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)開裂；當(dāng)預(yù)應(yīng)力度λ<0．4時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度系數(shù)提高不是很顯著。對(duì)于環(huán)形截面構(gòu)件，加入復(fù)合約束箍筋后，延性系數(shù)提高顯著，但是承載力基本沒有提高，加入核心鋼管后，無論是延性系數(shù)還是承載力均有較大幅度的提高，而且在受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變后，核心鋼管仍然具有繼續(xù)承教和承擔(dān)變形的能力，有利于實(shí)現(xiàn)大

5、震不倒。 3、考慮高階振型影響的簡(jiǎn)化Pushover分析方法 在模態(tài)Pushover分析方法基礎(chǔ)上，通過振型疊加構(gòu)造彈性等效振型，應(yīng)用彈性等效振型將多自由度體系轉(zhuǎn)化為等效單自由度體系，以考慮高階振型的影響，加載模式采用SRSS組合的層間剪力，應(yīng)用延性需求譜以及反SRSS分配和SRSS組合，快速計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈塑性反應(yīng)，提出了簡(jiǎn)化的Pushover分析方法。對(duì)于高塔等頂點(diǎn)位移起控制作用的構(gòu)筑物以及體型規(guī)則的高層建筑，應(yīng)用該方法

6、可以快速的計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈塑性位移反應(yīng)。 4、雅加達(dá)電視塔的計(jì)算分析 根據(jù)初步彈性和彈塑性分析，可以得到以下結(jié)果： ①、在風(fēng)荷載和地震作用下，塔體總體變形為彎曲型，因此采用桿系模型計(jì)算雅加達(dá)電視塔是可行的，基本可以忽略扭轉(zhuǎn)的影響。 ②、結(jié)構(gòu)水平剛度很大，在風(fēng)荷載作用下鋼桅桿頂點(diǎn)最大位移為1．942m(H／287)，在7度多遇地震作用下，鋼桅桿頂點(diǎn)為位移為1．112m(1／496)，從整體位移控制指標(biāo)來看不需要

7、加預(yù)應(yīng)力。在7度中震豎向地震作用下，上部簡(jiǎn)體不出現(xiàn)拉力，下部簡(jiǎn)體壓力占自重的比例很小，從豎向受力來看，不需要對(duì)塔身施加預(yù)應(yīng)力。底部塔筒最大軸壓比為0．892，已經(jīng)超過允許限值，因此應(yīng)采取底部筒體全截面滿布復(fù)合約束箍筋、增設(shè)核心暗柱、增設(shè)核心鋼管或者增加截面尺寸等措施。 ③、塔體的彈塑性反應(yīng)以第l振型為主，在7度罕遇地震作用下，大梁不分縫方案：混凝土塔樓頂點(diǎn)(460m標(biāo)高)彈塑性位移為4．373m(H／105)，結(jié)構(gòu)延性系數(shù)為3．