本项目研究的对象为由钢框架和混凝土核心筒组成的混合结构的基本受力特性。研究由于混凝土的收缩、徐变引起混凝土核心筒与钢框架之间的内力重分布规律及可能造成的不利影响;研究钢框架和混凝土核心筒之间的协同工作以及钢框架和混凝土核心筒由于刚度和自振周期差异悬殊可能造成的不利影响;研究施工过程对混合结构内力与变形的影响;寻求减小或消除各种不利影响的措施与方法,为高层混合结构的进一步发展与应用提供理论与试验基础。
完成了一批高层混合结构层模型低周反复荷载试验和一个13层的钢管混凝土高层混合结构模型的拟动力试验研究。首次推导了高层建筑结构考虑施工过程和混凝土的徐变收缩影响的实用分析方法。应用该方法可以方便快捷的估算高层混合结构的徐变收缩竖向变形和变形差,且该法可以考虑施工速度、环境湿度、构件尺寸、构件配筋率和核心筒超前外钢框架施工等因素的影响。对比了刚度比例阻尼、质量比例阻尼和瑞雷阻尼模型下结构地震能量反应的差异。获得了线性单自由度体系总输入能量谱的拟速度谱估计方法,即阻尼比为0.5%下的拟速度谱可以用来近似估计总输入能量谱的等价速度谱。并以42条地震波的统计分析为基础,探讨了地震波参数对谱形参数的影响,获得了总输入能量谱的简化计算模型。考虑剪力滞后的影响,将高层混合结构先离散成正交各向同性板,根据最小势能原理得到各板的应力和应变表达式,再根据角柱处的位移与内力相等效的原则将空间框筒结构等效成平面框架结构。介绍了钢框架-混凝土剪力墙结构形式在湖南文化大厦中的应用,通过几种结构选型方案的比较,说明了混合结构形式的合理性。4名博士生以此课题为依托展开研究,并顺利地获得了博士学位。