1、巨型框架懸掛建筑結構作為一種現(xiàn)代化的高層建筑結構體系，能夠實現(xiàn)建筑室內和底部的大空間，充分利用高強材料的力學性能，達到結構與功能，力與美的協(xié)調統(tǒng)一。CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer，碳纖維增強復合材料)拉索作為一種新材料拉索，具有強度高、自重輕、耐腐蝕和耐疲勞等優(yōu)良性能。本文充分利用巨型框架懸掛建筑結構和CFRP拉索的優(yōu)勢，提出了新型CFRP拉索懸掛減震結構體系。該體系利用巨型框架作為主體結構進行

2、樓面懸掛，剛度巨大的巨型框架箱型梁和空心柱不僅能夠滿足結構受力要求還能帶來建筑設計的靈活性；采用性能優(yōu)越的CFRP拉索作為懸掛受力構件；通過懸掛質量和在懸掛主、次結構之間合理設置耗能減震控制系統(tǒng)對結構進行有效減震。多段形式的新型CFRP拉索懸掛減震結構體系比單段形式減震效果好，本文主要針對單段形式進行了初步的計算分析與試驗研究。
　　 首先，通過了解懸掛建筑結構的起源、特點、分類、應用和國內外研究現(xiàn)狀以及CFRP索(筋)在土木工

3、程中的應用和研究，對新型CFRP拉索懸掛減震結構的基本特征、受力特點和變形特點進行了簡要分析，并給出了結構截面形式、高度、基礎、懸掛樓面等的設計要點。在對結構進行合理假定的前提下，提出了新型CFRP拉索懸掛減震結構的簡化分析模型。通過建立結構在地震作用下的運動方程，對結構的基本減震原理進行了初步分析，分析表明，結構的減震作用可以通過懸掛質量、主次結構連接剛度和阻尼三個因素來調節(jié)。
　　 其次，以地震模擬振動臺試驗為目的，設計并制

4、作了新型CFRP拉索懸掛減震結構的試驗模型。結構的自振測試結果表明懸掛主、次結構X方向的剛度均比Y方向大。通過地震模擬振動臺試驗，研究了結構在彈性范圍內的抗震性能。結果表明，新型CFRP拉索懸掛減震結構具有良好的減震性能，主體結構項部位移可以減小16％左右，懸掛樓面加速度可以減小60％左右，且結構X方向的減震性能稍優(yōu)于Y方向的減震性能。
　　 再次，借助有限元分析軟件SAP2000建立了新型CFRP拉索懸掛減震結構試驗模型的數(shù)值

5、模型，設置與試驗相同的荷載工況，進行結構的地震反應分析。分析表明，結構減震效果良好，主體結構頂部位移可以減小18％左右，懸掛樓面加速度可以減小70％左右，基底剪力可以減小26％左右，有限元計算結果能夠較好的吻合試驗結果，并對試驗結論進行了有益補充。
　　 最后，通過數(shù)值計算，對結構地震響應與懸掛質量、主次結構連接剛度和阻尼之間的關系進行了參數(shù)研究。結果表明，結構的耗能減震主要依靠懸掛質量和連接阻尼實現(xiàn)，通過調節(jié)結構的基本參數(shù)可以

6、達到結構優(yōu)化控制的目的。以主體結構頂部位移、基底剪力及二者的復合函數(shù)為優(yōu)化目標，對結構進行了單約束(即主次結構質量比一定的情況)條件下的動力響應參數(shù)優(yōu)化。優(yōu)化結果表明，結構最優(yōu)參數(shù)理論值范圍較大，在最優(yōu)參數(shù)的范圍內，結構減震效果不但好而且穩(wěn)定。在對影響實際結構參數(shù)優(yōu)化設計的主要因素和約束條件進行簡要分析的基礎上，提出了簡單有效的結構參數(shù)設置方法與步驟。此外，對結構若干問題的討論表明，與普通巨型框架結構相比，新型CFRP拉索懸掛減震結構能

7、夠有效的減小結構的地震反應，結構頂部加速度可以減小46％左右，結構頂部位移可以減小61％左右；采用CFRP拉索替換鋼拉索后，對結構減震性能幾乎沒有影響；減震控制系統(tǒng)的簡化對結構減震效果的影響不可忽略；結構的減震效果隨著懸掛段數(shù)的增加而增大，超高層建筑比高層建筑更能體現(xiàn)新型CFRP拉索懸掛減震結構優(yōu)越的減震性能。
　　 計算分析和試驗研究表明，新型CFRP拉索懸掛減震結構具有良好的減震性能，是一種有值得推廣應用的高層建筑抗震結構體