مطالعه تحلیلی مزایا و معایب انواع سیستم های رایج در سازه های بلند با مقایسه با سیستم لوله پیرامونی تحت بارگذاری باد براساس ASCE7-05

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، مهندسی زلزله، دانشگاه سمنان

2 استاد، گروه مهندسی سازه، دانشگاه سمنان، عضو قطب علمی زیر ساختهای عمرانی دانشگاه تهران

3 دانشیار، گروه مهندسی زلزله، دانشگاه سمنان

چکیده

سازه‌های بلند از نظر سیستم باربر به دو نوع داخلی و خارجی طبقه‌بندی می‌شوند. مهم‌ترین شکل‌های سازه‌ای خارجی عبارتند از سیستم لوله پیرامونی، لوله در لوله با هسته داخلی، لوله در لوله با کلاهک خرپایی، لوله مهاربندی شده و لوله دسته بندی شده. به منظور بررسی محاسن و معایب هر یک از این موارد، ضمن مدل‌سازی کلیه سیستم‌های مذکور به
صورت سه بعدی، ارزیابی عملکرد لرزه‌ای و پارامترهای موثر بر پاسخ آنها به عنوان هدف اصلی این تحقیق تعریف شده است که از آن جمله می‌توان به درصد جذب برش، تغییر مکان مطلق طبقات، اندیس رانش، ضریب تاخیر برشی و نرخ تغییرات آن، زمان تناوب اصلی و معیار رفاه و ایمنی ساکنین در بیشینیه تغییر مکان و شتاب طبقه بام اشاره نمود. نتایج تحقیق نشان داد که بکارگیری انواع شکل‌های سازه‌ای در مقایسه با سیستم لوله پیرامونی باعث بهبود در پاسخ جانبی سازه شد. اما استفاده از شکل لوله مهاربندی شده در مقایسه با سایر سیستم‌ها تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر کاهش پاسخ داشت. از طرفی نرخ تغییرات ضریب تاخیر برش در ستونهای بال کششی به مراتب یکنواخت تر شده و با افزایش طبقات در تمامی ستونهای یک طبقه به عدد 1 نزدیک شد. هم‌چنین بیشینه تغییر مکان و شتاب بام برای تامین معیار رفاه ساکنین براساس ضوابط ASCE7-05 تنها توسط این سیستم تامین شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analytical Assessment of Pros and Cons for Prevalent Tall Building System in Comparison with Tube System Using ASCE7-05 Wind Load Specifications

نویسندگان [English]

  • Navid Siahpolo 1
  • Ali Kheyroddin 2
  • Mohsen Gerami 3
1 Ph.D Candidate of Earthquake Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Professor of Structure Engineering Department, Semnan University, Semnan, Iran
3 Associate Professor of Earthquake Engineering Department, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Tall buildings classify as interior and exterior systems regarding to structural system. Important forms of exterior systems are tube, tube-in-tube w/o interior core, tube-in-tube with outrigger, braced tube and bundled tube. In order to evaluate pros and cons of each system, full 3D model implemented by using SAP2000 and seismic performance assessment defined as a major aim of this research. Shear absorption, story drift, inter story drift, shear lag factor (SLF), fundamental period and maximum along-wind displacement and acceleration are evaluated parameters.
The qualitative results showed that using aforementioned led to improve seismic response of building compared with tube system. However, a considerable effect on response reduction observed by using braced system. On the other hand, variation rate of SLF on columns located at tension flange was much uniform. In addition, SLF became one on the upper floors in all cases. Finally, by using braced tube, and maximum along-wind displacement and acceleration calculated with ASCE705 meet the comfort criterion of occupants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shear Lag
  • Drift Index
  • Tall Building
  • Tube system
  • Shear Absorption Percentage
[1]ظهیری هاشمی، ر.، ”بررسی رفتار لرزه ای سازه های بلند لوله ای بادبندی شده“، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی سازه، دانشگاه . سمنان، 1386
[2]مشهدی علی، ن.، ”بررسی رفتار ساختمان های بلند با سیستم شبکه قطری“، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی سازه، دانشگاه . سمنان، 1389
[3]جمشیدی، ح.، ”بررسی لرزه ای سیستم لوله ای دسته بندی شده در ساختمان های بلند“، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی سازه . ،دانشگاه سمنان، 1388
[4]کاظمی نیا کرانی ح. ر.، خشنودیان، ف.،” رفتار لرزه ای سازه های بلند و رفع مشکل تاخیر برشی در این سازه ها“، پنجمین کنگره ملی . مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، 1389
[5]خیرالدین، ع.، جمشیدی، ح.،”بررسی سیستمهای مقاوم سازه ای در . ساختمانهای بلند“، کنفرانس ملی مقاوم سازی، یزد، 1387
[6]عرب زاده، ا.، اسماعیلی، م. م.، ”رفتار سازه لوله ای مهاربندی شده در سازه های بلند تحت اثر نیروی زلزله“، ششمین کنفرانس بین . المللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1382
[7]ابوالفضل عرب زاده، ا.، اسماعیلی، م. م.، ،”بررسی رفتار سازه لوله ای مهاربندی شده در ساختمان های بلند تحت اثر نیروی زلزله“،. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تریبت مدرس، 1380
[8]صفری فروشان، ع.، ”بررسی رفتار بهینه سیستم braced Tubeدر ساختمان های بلند فولادی“، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه. سمنان، 1390
[9]خیرالدین، ع.، آرامش، س.، ”سیستمهای مقاوم سازه ای در . ساختمان های بلند“، انتشارات دانشگاه سمنان، چاپ اول، 1391
[10] Mir Ali, M., Moon, K.S.,” Structural developments in tall buildings: current trends and future prospects”,
Architectural Science Review Volume 50.3, 205-223.
[11] Moon, K.S., “Material- saving design strategies for tall building structures”, school of Architecture,
university of Illinois at Urbana-Champagin,Champagin, IL61820, USA.
[12] Moon, K.S., “Dynamic interrelationship between technology and architecture in tall buildings”, Thesis
(PhD) Massachusetts Institute of Technology, 2005.
[13] Moon, K.S., “Stiffness- based design methodology for steel braced tube structures: A sustainable approach”,
2010.
[14] Rahgozar R., Ahmadi A.R., Sharifi Y.,” A simple mathematical model for approximate analysis of tall
buildings”, Applied Mathematical Modelling, 34,2437–2451, 2010.
[15] Kamgar R., Saadatpour M.M., ” A simple mathematical model for free vibration analysis of combined system
consisting of framed tube, shear core, belt truss and outrigger system with geometrical discontinuities”,Applied Mathematical Modelling, 2011.
[16] Malekinejad M., Rahgozar M.R., “A simple analytic method for computing the natural frequencies and
mode shapes of tall buildings”, Applied Mathematical Modelling, 36 , 3419–3432, 2012.
[17] Wang W, Chen Y., Dong B., and T. Leon R.,“Experimental behavior of transfer story connections
for high-rise SRC structures under seismic loading”,Earthquake Engng Struct. Dyn. 40:961–975, 2011.
[18] Liu, X. Zhao, H. H. Sun, Y. M. Zheng N. X., and J.M. DING., “Structural performance assessment and
control of super tall buildings during construction”,The Twelfth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction, Procedia Engineering, 14, 2503–2510, 2011.
[19] X. L. Lu, H. J. Jiang,” Research and practice of response control for tall buildings in Mainland China”
, Procedia Engineering, 14, 73–8, 2011.
[20] Spence S.M.J., Gioffre. M., “Efficient algorithms for the reliability optimization of tall buildings”, J. Wind
Eng. Ind. Aerodyn., 99, 691–699, 2011.
[21] Kheyroddin,A. and Zahiri-Hashemi,R. “Investigation of the shear lag behavior in braced tubular structures”,
CSCE2008, Annual Conference, June10-13, 2008.
[22] ASCE7-10, “Minimum design loads for buildings and other structures”, American Society of Civil Engineer,
2010