近年来,钢-混凝土组合结构是我国超高层结构中经常采用的结构形式。钢-混凝土组合结构,是一种介于钢结构和钢筋混凝土结构之间的新型结构,它分别继承了钢结构和钢筋混凝土结构各自的优点,也在一定程度上克服了两者的缺点而产生的一种新型结构体系。50多年来组合结构的研究与应用得到迅速发展,至今已成为一种公认的新的结构体系。但这种结构,尤其是大型复杂钢-砼组合高层建筑结构的静动力性能和弹塑性性能在国内外研究很少,亟待进行深入细致地研究。 目前,有限元方法已经成为解决工程问题的重要方法,而ANSYS软件在土木工程领域的应用也已非常广泛,但应用于高层建筑分析却并不多见。ANSYS强大的功能,为高层建筑结构分析的分析提供了一个非常有利的平台,利用它可以对复杂高层建筑进行深入细致的研究。本文采用有限元的方法,利用ANSYS软件,以上海某高层建筑为例,建立了三维有限元模型,对大型复杂钢-砼高层建筑结构进行了深入地分析。 高层结构的复杂性,决定了有限元建模的复杂性;结构模型的合理与否,决定了结构计算的精度。本文建立了合理的钢-砼组合结构的有限元模型,在节约计算量的同时,确保了结构的计算精度。进行了风荷载和地震荷载下的静力分析,探讨了框架-支撑钢-混凝土组合结构在各种荷载作用下的受力性能。对柱和支撑在抗侧力体系中所承受的侧向力进行了对比,并探讨了柱和支撑不同用钢量对结构侧移的影响,得出了调整支撑的用钢量对调整结构的侧移刚度更为有效的结论。本文对结构的动力特性进行了分析,得出了结构的振型和周期。同时,通过参数分析得出了不同计算假定对结构计算周期和振型的影响。进行了结构对地震反应的动力时程分析,求得了结构在四条上海地震波下作用下的地震反应。分别用模态叠加法和振型分解反应谱法进行了不同分析方法的计算结果比较,结果表明,各种算法都具备相当的精度,因为,虽然各种算法的计算结果不尽相同,但其计算结果是非常近似的。为了认识结构从弹性到弹塑性逐渐屈服、破坏的全过程,研究如何控制结构的破坏,进而寻找防止结构倒塌的措施,本文进行了结构的非线性推覆分析,得出了结构荷载一侧移变化曲线、弹塑性最大层间侧移和最大层间侧移角,分析了结构构件的屈服和破坏顺序,从而对结构从屈服到破坏的过程有了一个清晰的了解。