青岛世园会标志性景观塔抗震和抗风性能分析研究

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近年来,全国各地建造了大量标志性景观塔,由于追求景观建筑的观赏性、标志性和多功能性,其外观造型和内部功能越来越复杂,这为结构设计带来了许多难题,其中抗震与抗风设计是关键。因此,研究这类建筑的抗震和抗风性能具有重大的现实意义。本文的研究对象为青岛世园会标志性景观塔结构,该塔是青岛世园会的标志物,造型奇特,结构复杂,融合了观赏、标志及内部展览等多种功能,由八个高低不同的格构式柱及花瓣、内筒、上人平台等几部分组成。主体承重结构是由8个格构式柱与环梁组成的密柱筒体结构,每个格构式柱上部附着一个花瓣,筒体下部为最大悬挑长度约20m的上人平台,该结构质量和刚度严重不均匀,属于复杂异形结构。为进一步探讨该结构的抗震性能,为工程设计提供理论依据,利用Midas软件进行了模态分析,得到了结构的自振特性,在此基础上,按照基于性能的抗震设计方法,分别对结构进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震烈度下的抗震性能分析。小震分析采用振型分解反应谱法和弹性时程分析法,中震分析采用振型分解反应谱法,大震分析采用弹塑性动力时程分析法。分析结果表明,按照本工程所在的7度区考虑时,小震和中震下结构完全保持弹性,大震下结构不屈服。在按设防烈度8度考虑的大震下,柱和部分杆件会进入塑性。风荷载是影响该类悬臂结构安全性的重要因素,同时本结构体型复杂,其外侧悬挂多个“花瓣”,是风敏感结构,本文在风洞试验基础上,研究了结构的风荷载体型系数,并对其进行了风致响应分析,为工程设计提供了重要参考。
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