西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页摘要钢管混凝土( C F S T ) 是钢管和混凝土两种物质组成的组合材料。由于它的特殊性，工程中钢管混凝土大多运用于受压构件柱。钢管混凝土柱是混凝土和钢材两种材料的理想组合，经济效益也非常突出。对于钢管混凝土柱构件的理论研究及计算运用也已成熟。本文在过去研究的基础上，运用“钢管混凝土统一理论“ ，对钢管混凝土柱在框架核心筒结构体系( 高层及超高层建筑结构) 中的抗震性能作了进一步的探讨。本文的研究内容包括以下三部分：( 1 ) 将钢筋混凝土柱用不同的等效方法等效成钢管混凝土柱，对等效后的钢筋混凝土柱在框架核心筒结构体系中在相同地震作用下表现出来的性能做评价分析。针对钢管混凝土柱在框架核心筒结构中的具体运用，分析此种结构满足何种条件，钢管混凝土才能发挥它的延性好和抗震性能优越的特性。( 2 ) 采用有限元分析软件E T A B S ，依据有限元理论，把由钢管混凝土柱构成的框架核心筒结构与钢筋混凝土柱构成的框架核心筒结构建立两种计算模型，进行抗震性能的对比。首先，对两种结构模型进行模态分析，比较结构自振特性的变化；然后，采用振型分解反应谱方法对结构进行弹性分析，以及采用时程分析方法对结构进行弹塑性计算分析。结果证明了钢管混凝土在高层，甚至是超高层结构中其承载能力、变形特性、耗能能力等抗震性能方面的优点。( 3 ) 采用非线性静力弹塑性分析方法( P u s h o v e r ) ，对两种结构模型进行了单方向加载的结构受力分析和循环加载地震作用下的损伤性能分析。再一次证明了钢管混凝土柱在整体结构中有较好的抗震性能。西南交通大学硕士研究生学位论文第页A B S T R A C TT h ec o n c r e t ef i l l e ds t e e lt u b u l a r ( C F S T ) i sc o m p o s e do fs t e e lt u b e ra n dc o n c r e t e F o ri t ss p e c i a l C F S Ti so f t e na p p l i e di nc o m p r e s s e dc o l u m n C F S Tc o l u m ni st h ei d e a lc o m b i n a t i o nf o rs t e e lw i t hc o n c r e t e ，a n dt h ec o s ti se c o n o m i c T h et h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n dc o m p u t ea p p l i c a t i o no nC F S Tc o l u m nh a v e b e e nm a t u r e d B a s e do nt h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t so ft h ef o r m e rs c h o l a r sa n dU S et h e “U I l i f l e dT h e o r yo fC F S T t h es e i s m i cp e r f o r m a n c eo fC F S Tc o l u m ni nt h ef l a m e - t u b es t r u c t u r e ( i nh i g h e ra n ds u p e rh i g h - r i s eb u i l d i n g s ) h a sb e e nf u r t h e rd i s c u s s e d T h i st h e s i si sc o m p o s e do ft h r e ep a r t sa sf o l l o w s ：1 F i r s t ，t h er e i n f o r e e dc o n c r e t e ( R C ) c o l u m ni se q u i v a l e n tt ot h eC F s Tc o l u m ni nt h ed i f f e r e n te q u i v a l e n tm e t h o d T h e n ，t h ep e r f o r m a n c eo ft h ee q u i v a l e n tR Cc o l u m ni nt h ef r a m e t u b es t r u c t u r eu n d e re q u a l l ye a r t h q u a k eh a db e e ne s t i m a t e da n da n a l y z e d F o rt h ea p p l i c a t i o no fC F S Tc o l u m ni nt h ef r a m e t u b es t r u c t u r e ，s t u d yw h i c hc o n d i t i o n sa r en e e d e dt of u l f i l lt h eC F S T Sd u c t i b i l i t ya n de a r t h q u a k e r e s i s t a n ts u p e r i o r i t y 2 T h er e i n f o r c e dc o n c r e t e ( R Qc o l u m na n dC F S Tc o l u m no ff r a m e - t u b es t r u c t u r ea r ea n a l y z e da n dc o n t r a s t e dr e s p e c t i v e l yb yu s i n gt h ep r o g r a mo fE t a b sa n dt h ei n f i n i t e e l e m e n tt h e o r y F i r s t l y , c o m p a r et h ed i f f e r e n c e so fs t r u c t u r a lf r e ev i b r a t i o nc h a r a c t e r st h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h et w om o d e l s T h e n ，t h er e s e a r c h e sO Ht h ee l a s t i ca n de l a s t i c p l a s t i cb e h a v i o ro ft h es t r u c t u r ea r ed o n er e s p e c t i v e l yb yu s i n gs p e c t r u ma n a l y s i sa n dt i m e h i s t o r ys e i s m i ca n a l y s i s T h er e s u l t sd e m o n s t r a t et h a tt h eC F S Tf r a m e s ，w h i c ha r ea p p l i e di nh i g h e ra n ds u p e rh i g h r i s eb u i l d i n g ，h a v es u p e r i o r i t i e si nl o a db e a r i n g ，d e f o r m a t i o nb e h a v i o r , d i s s i p a t i n ge n e r g y 3 B yu s i n gt h es t a t i ce l a s t i c - p l a s t i ca n a l y s i sm e t h o d ( P u s h o v e r ) ，t h em e c h a n i c a lb e h a v i o ru n d e rc o n v e n t i o n a ll o a d i n gp a t t e r na n dt h es e i s m i cd a m a g eu n d e rc y c l i cl o a d i n gp a t t e r no ft h et w om o d e l sa r ea n a l y z e d T h er e s u l t sd e m o n s t r a t et h a tt h e C F S Tc o l u m ni nt h ew h o l es t r u c t u r eh a sag o o ds e i s m i cr e s i s t a n tb e h a v i o ra g a i n K e y w o r d s ：C F S T ；F r a m e - t u b e s t r u c t m e ；P t r a x r c e r ；T m a e - h i s t o r y s e i s m i c a n a l y s i s ；S e i s m i cd m m g ea s s e s s m e n t西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在年解密后适用本授权书；不保密酣，使用本授权书( 请在以上方框内打“”)学位论文作者签名：f 心l ：；| ：及 日期：2 0 0 8 年4 月指导老师虢1 斋冰， 日期：2 0 0 8 年4 月西南交通大学四南父逋大字学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2 0 0 8 年4 月极a 刚日侈西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页第一章绪论1 1 框架核心筒结构体系简述从2 0 世纪8 0 年代末以来，我国的高层建筑如雨后春笋在全国各地迅速发展。它突出的优点是有效地利用空间资源，占地面积小，可缓解大城市的住房困难、交通拥挤和用地紧张等问题。对于高层建筑而言，随着高度的增加，水平作用的影响也相对增大，侧向位移也迅速增加。因此，提高结构抗侧刚度和抗水平推力的能力，有效的利用建筑面积，成为高层建筑中迫切需要解决的重要课题。为满足建筑功能和结构的两重要求，框架一核心筒结构在工程实际广泛运用。当框架布置在周边，简体布置在中间时，成为框架一核心筒结构。它是框架一剪力墙的一种特例，剪力墙组成的核心筒成为抵抗水平力的主要构件，因此把它归入筒体体系，实际上，它的受力变形特点与框架一剪力墙结构相同。它与框架一剪力墙结构一样，具有协同工作的许多工作优点。此外，如果采用大截面的柱，这种结构外框架间距可达8 9 m ，甚至更大，而且布置方式可多变，因而允许较大的窗户，建筑立面灵活，可以获得良好的外观。若采用无粘结预应力楼板，或采用钢梁压型钢板一现浇混凝土楼板，外框架与核心筒的间距可以达l O m 以上，使用空间大而灵活，采光条件好，是高层公共建筑和办公用房的理想选择。在高度较大时，还可以设置伸臂，成为框架一核心筒伸臂结