高层建筑屋顶钢塔效应研究

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高层建筑屋顶钢塔效应研究

高层建筑屋顶钢塔效应研究1工程概况主塔写字楼总高333m，主塔楼高245m，顶部设置高达88m的钢布局电视放射塔，钢布局放射塔楼的自身高度(包括避雷针)几乎为总布局高度的1/3。本工程主塔写字楼为混合结构，位于7度区，设计根本地震加速度为0．1g，设计地震分组为第一组。本建筑场地类别为Ⅲ类，阻尼比取值为0．04，建筑的主要平面及钢塔立面图如图1，图2所示。

2布局动力特性分析本文采用ETABS软件对布局举行分析。将计算出的自振周期与SATWE的结果举行对比，对比结果见表1。从表1中可以看出，两种软件计算出的自振模态几乎一致，由此初步判定模型的模态分析结果切实、稳当。本文通过分别减小主楼的高度和放射塔的高度来变更主楼与放射塔的刚度及刚度比，分别选取了10种高度组合：1)主楼高度降低33．2m，发射塔塔高不变;2)主楼高度降低61．05m，放射塔塔高不变;3)主楼高度降低61．05m，放射塔塔高不变(虽然降低高度同第2)种，但主楼刚度要比第2)种降低方式的主楼刚度大);4)主楼高度降低102．55m，放射塔塔高不变;5)主楼高度不变，放射塔塔高降低24．5m;6)主楼高度不变，放射塔塔高降低30．5m;7)主楼高度不变，放射塔塔高降低37．5m;8)主楼高度不变，放射塔塔高降低38m;9)主楼高度不变，放射塔塔高降低45m;10)主楼高度不变，放射塔塔高降低51．5m。其中5)～10)降低塔高的放射塔轴测图见图3。在各地震参数、荷载选取均一致的处境下，分别计算整体布局、主楼布局和发射塔布局的塔脚内力和塔顶位移，计算结果见表2，表3。表2，表3中的楼塔周期比及楼塔高度比是指主楼(不带放射塔)与放射塔的周期比，根据表格绘制曲线，见图4。从图4可以看出:当主楼和放射塔周期对比接近时，地震力放大系数最大，为7．748，而楼塔周期比达成1．9以上时，随着楼塔周期比的增加，地震力放大系数在5邻近上下波动并逐步减小，当楼塔周期比达成19．365时，其地震力放大系数为3．59。

当主楼周期和放射塔周期对比接近或者主楼刚度和放射塔刚度比相差悬殊时，塔顶的位移放大系数均会变大，当周期比为1．227时，位移放大系数为8．596，当周期比为19．365时，位移放大系数为10．652，而当周期比在1．9～9之间时，位移放大系数均在5邻近上下波动，最大为5．235，最小为4．188。由此可见，在地震作用下，放射塔产生了较明显的鞭梢作用，在设计计算时，要充分考虑这一作用，举行整体刚度的操纵及塔脚节点的验算。

3结语本文通过ETABS对不同刚度主楼与不同刚度放射塔组合下的整体塔脚内力及塔顶位移与单塔塔脚内力及塔顶位移举行了对比，得出了以下主要结论:1)当主楼与放射塔周期对比接近时，两者发生共振，地震力放大系数较大，在设计中要尽量制止产生这种处境;2)对于这一工程，当主楼与放射塔周期比大于1．9时，地震力放大系数在5邻近上下波动并随着周期比的增加逐步减小。在设计中将塔体与主布局分离，直接按模范中规定的3倍的地震力加在放射塔和主布局上是不合理的，应按实际处境举行建模分析;3)当主楼与发射塔周期对比接近或对比悬殊时，位移放大系数较大，在设计中应尽量制止;4)当主楼与放射塔周期在1．9～9之间时，位移放大系数在5邻近上下波动。通过对比分析，对于这类在主布局顶部创办高耸布局的工程，在地震作用下轻易产生鞭梢效应，不管是操纵其刚度还是验算其塔脚