江西省博物馆超限结构抗震性能设计

以目前在建的江西省博物馆超限高层建筑为例,结合基于性能的抗震设计理论和方法,根据建筑物的重要性合理确定结构的抗震性能目标及构件在各设防地震烈度下的性能水准。使用PKPM,MIDAS,YJK软件进行多遇地震作用下弹性计算分析、设防地震作用下弹性和不屈服分析,采用SAUSAGE软件进行罕遇地震弹塑性分析。通过弹塑性时程分析方法验算罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角等指标是否满足规范要求,并对结构的损伤程度进行分析,确定结构薄弱部位(薄弱层及薄弱构件),根据分析结果提出抗震加强措施以确保结构在各设防烈度下满足预期的抗震性能目标。     

大开洞商业建筑构件性能化设计

某大开洞商业建筑存在多个中庭,导致结构布置出现楼板大开洞、大跨连廊、局部框架梁大悬挑等结构薄弱部位.通过对大跨连廊的舒适度进行分析,得知楼板的舒适度满足要求;分析楼板大开洞处中震及大震下的楼板应力,找到楼板的薄弱部位,并提出相应的加强措施;对中庭连廊及大悬挑处竖向构件按照中震弹性及大震不屈服设计,提高结构抗震性能;对该模型进行静力弹塑性分析,通过塑性铰状态找出薄弱构件,加大构件截面,使结构满足规范的设计性能要求.总结的经验可为其他大开洞商业建筑的结构抗震性能设计提供借鉴.     

混凝土框架结构抗震设计探讨

加强结构薄弱部位的抗震能力,是提高结构整体抗震性能的有效手段。本文通过对混凝土框架结构抗震特性及震害分析,认为框架结构的薄弱层在底层,建议框架底层设计为加强层,抗震等级提高一级。框架底层柱既是结构抗倒塌的关键构件,也是薄弱构件,加大其截面及提高混凝土强度等级,不仅提高了柱本身的抗震承载能力,还可以减少整体结构的侧移变形。框架最薄弱的部位在底层柱的上下端,在其部位增加抗剪斜筋,可以防止柱端过早出现斜裂缝。在底层室内地面处双向设基础系梁,锁定框架上部结构嵌固在基础系梁顶,这样可以控制底层的层高,减小底层柱高,是加强框架薄弱层及薄弱构件抗震能力的有效措施。     

南通熔盛大厦办公楼弹塑性时程分析

通过对南通熔盛大厦办公楼进行罕遇地震下的弹塑性分析,验证结构是否满足大震下的抗震性能目标,寻找结构薄弱部位和薄弱构件,提出相应的加强措施;同时,评价结构在大震下的力学性能,研究罕遇地震作用下主要构件的损伤和屈服情况,并对损伤程度做出性能评价,以指导结构设计。此分析过程分为施工过程计算、振型及周期计算、弹塑性时程分析三部分。计算结果表明,在给定地震波的罕遇地震作用下,结构整体受力性能良好,能满足罕遇地震下的抗震性能目标。     

肇庆某超高层框架-核心筒结构设计

对肇庆某超高层框架-核心筒结构的结构设计过程要点进行了描述,通过合理的结构布置和计算分析,并加强薄弱部位抗震构造措施,使结构整体和各构件的抗震性能达到设计的预期目标。     

湖北省图书馆新馆多项超限高层结构的抗震设计

湖北省图书馆新馆为特别不规则的多项超限复杂高层建筑。根据本工程的结构特点,有针对性地选择了抗震性能目标,采用基于性能的抗震设计方法,对该结构进行了抗震设计。通过采用SATWE和MIDAS软件,分别进行小震作用下静力和弹性时程分析、中震作用下特别重要构件的弹性设计及其它构件不屈服判别分析、大震作用下静力弹塑性推覆(Pushover)分析,找到了结构抗震薄弱部位,采取了对应的抗震加强设计。最后的计算结果表明,该工程的结构抗震设计及采取的抗震加强措施能满足抗震设防要求,其抗震设计理念对类似建筑具有较好的参考价值。     

基于大震动力弹塑性分析的某超高层混合结构抗震设计

某超高层办公楼采用钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。通过对结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,按照"初步计算→确定措施→最后验证"三个步骤,找出结构的薄弱部位,考察关键构件如钢框架、核心筒等在大震下的损伤情况,进而针对性地选择了加强措施。对损伤严重的关键构件通过等效弹性计算方法进行性能设计,并采用弹塑性分析方法对所采取的设计措施进行验证,确保结构实现预定的抗震性能目标。     

基于ABAQUS损伤塑性模型的越层柱抗震性能研究

结构抗震设计中,越层柱通常被视为薄弱部位,往往按照经验对其进行加强处理,缺乏可靠的理论指导。采用ABAQUS软件建立了越层柱结构的有限元模型,基于简化的混凝土损伤塑性模型,进行了静力弹塑性分析(Pushover方法)和弹塑性时程分析,模拟了构件在水平静力荷载和水平地震作用下的性能劣化,主要从构件的层间位移角变化和损伤破坏等级两方面来探讨普通柱与越层柱的抗震性能,对比分析了越层柱结构加强前后的抗震性能。研究表明,越层柱的抗震性能优于普通柱,抗震设计中,若有必要对含有越层柱的结构进行加强处理,建议重点考虑对普通柱构件适当加强。     

某带转换层高层建筑结构抗震设计研究

地震作用下带转换层的高层建筑结构受力复杂,容易形成薄弱层。本文针对某一带转换层的高层建筑结构采用合理的转换层结构布置,通过两种三维有限元程序进行整体对比分析及弹性时程分析、转换构件的应力有限元分析,并加强相关构件的构造措施;同时进行了静力弹塑性(Pushover)分析,通过性能点以及出铰情况,对其抗震性能进行分析,综合评价了该结构的抗震性能,找出了结构的薄弱部位,为工程师设计此类结构提供一定指导。     

某大型商业裙房薄弱连接部位楼板性能设计

重庆某大型商业裙房,为带部分剪力墙的框架结构,建筑和结构平面的开洞较多,就形成了薄弱连接的不规则平面。抗震设计中楼板应具备比抗侧力构件更高的抗震性能,针对本工程的结构特点,确定了楼板抗震设计性能目标及预期的震后性能状态,采用ABAQUS进行了结构整体的弹塑性时程分析,根据规范规定进行了楼板的受剪承载力计算,从内力和损伤进行了对比。分析结果表明,经过设计加强后的薄弱连接部位的楼板可以满足预定的性能目标。     

超限高层住宅的结构设计

超限高层的总高度大,结构侧向刚度相对较小,呈现出高柔的特点,水平力作用是结构的主要控制因素。本文介绍了超高层住宅的结构设计要点,确定了抗震性能目标,采用不同力学模型的计算软件对结构进行对比分析,针对结构超限采取相应的加强措施,确保了结构的抗震安全性。     

Study on seismic design method of high-rise structures resistant to rare earthquakes on basis of progressive seismic failure mode

针对高层结构罕遇地震作用下局部集中损伤破坏易导致整体倒塌的问题，及超静定次数消耗集中且不充分的结构地震失效本质，确定了高层结构耗能构件分批次充分消耗超静定次数的多阶段塑性发展路径，提出了高层结构塑性发展充分、失效方向可控、失效路径延长的渐进地震失效模式。同时，考虑结构多阶段塑性发展过程中地震作用的往复特性、高阶振型影响和非线性内力重分布特点，建立基于多阶段振型组合的标准地震作用，给出了多阶段塑性发展的抗震性能量化需求，建立了基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法。该方法将高层结构渐进地震失效全过程的复杂设计简化为有限塑性阶段的分段抗罕遇地震设计，解决了高层结构难于抗罕遇地震量化设计的难题。为验证该设计方法的有效性，对一幢10层高层结构进行了抗罕遇地震设计，通过非线性时程分析方法验证了按所提方法设计的结构能够实现结构渐进地震失效模式以及结构抗震性能目标，并对比分析了按所提方法设计的结构与按现行规范方法设计的结构的抗震性能，得到按所提方法设计的结构在地震动峰值加速度为0.22g作用下耗能提高了57%，在非线性静力推覆作用下非线性抗力（基底剪力）最大值提高了15.59%。     

基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法研究

针对高层结构罕遇地震作用下局部集中损伤破坏易导致整体倒塌的问题,及超静定次数消耗集中且不充分的结构地震失效本质,确定了高层结构耗能构件分批次充分消耗超静定次数的多阶段塑性发展路径,提出了高层结构塑性发展充分、失效方向可控、失效路径延长的渐进地震失效模式。同时,考虑结构多阶段塑性发展过程中地震作用的往复特性、高阶振型影响和非线性内力重分布特点,建立基于多阶段振型组合的标准地震作用,给出了多阶段塑性发展的抗震性能量化需求,建立了基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法。该方法将高层结构渐进地震失效全过程的复杂设计简化为有限塑性阶段的分段抗罕遇地震设计,解决了高层结构难于抗罕遇地震量化设计的难题。为验证该设计方法的有效性,对一幢10层高层结构进行了抗罕遇地震设计,通过非线性时程分析方法验证了按所提方法设计的结构能够实现结构渐进地震失效模式以及结构抗震性能目标,并对比分析了按所提方法设计的结构与按现行规范方法设计的结构的抗震性能,得到按所提方法设计的结构在地震动峰值加速度为0.22g作用下耗能提高了57%,在非线性静力推覆作用下非线性抗力（基底剪力）最大值提高了15.59%。     

基于预设屈服模式的复杂结构抗震设计方法

当前我国规范抗震设计思路主要是基于规则结构，要求耗能构件在罕遇地震作用下均匀进入塑性，这对于存在明显薄弱部位的复杂结构并不适用。为此，提出了一种预设屈服模式的抗震性能化设计方法。给出了该方法的基本设计流程，通过整体结构动力弹塑性分析方法获得真实的结构构件刚度折减系数，可提高复杂建筑结构设防烈度地震、罕遇地震反应谱分析的准确度。对带薄弱层的复杂高层建筑结构进行算例分析表明，预设屈服模式方法可实现对复杂结构抗震设计由现有规范对不规则的控制转变为对破坏模式的控制，同时能够有效避免复杂结构在超烈度地震下因薄弱部位失效而提前丧失承载能力的隐患，使结构安全储备得到提升。     

招商局广场办公楼超高层结构弹塑性时程分析

对招商局广场办公楼超高层结构采用非线性程序ABAQUS进行弹塑性时程分析,该结构首层层高20.65m,外框柱自首层至11层外倾2.23°,11层至顶层内倾1.27°,从26层起核心筒Y向退缩3m。根据结构的顶点位移、层间位移角、基底剪力、钢材塑性应变和壳单元损伤等计算结果,找出结构的薄弱位置,分析罕遇地震下结构的抗震性能,为抗震设计提供依据。     

深圳证交所大厦弹塑性动力分析

深圳证交所大厦的结构总高度为236.95m,为超B级高度的超限高层建筑,存在侧向刚度不规则、竖向体型不规则和抗侧力构件不连续等3项结构不规则。为评估结构在罕遇地震作用下的性能,基于ABAQUS程序和混凝土塑性损伤模型,利用自行开发的前处理转换程序和材料用户子程序,对结构进行弹塑性动力时程分析,给出了在罕遇地震场地波和ElCentro波作用下结构变形、关键构件的塑性损伤以及结构整体弹塑性反应。结果表明:采取抗震加强措施后的结构能满足"大震不倒"的抗震性能要求。     

超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的抗震特性分析

运用大型有限元软件ANSYS对某超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构进行模态分析,并通过设计软件ETABS的计算结果对其进行验证,得到结构的自振特性。在模态分析的基础上,采用时程分析法对该结构进行非线性地震分析,对结构输入3种不同的地震波进行计算,充分分析和比较了计算结果,包括层间位移角沿高度变化包络曲线、顶点水平位移时程曲线、层间位移沿高度变化包络曲线以及顶层加速度时程曲线。结果表明:在地震作用下,该结构没有出现较为明显的薄弱层,同时结构的最大层间位移角出现在结构的中上部,且其值小于《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的1/100,能够满足抗震设防要求。利用ANSYS和ETABS对结构进行非线性地震分析,反映了此类结构体系在地震作用下的动力特性,解决了设计中的疑难问题,并校验了结构设计方案的合理性。研究结果在超高层结构抗震设计方面具有重大的理论意义和实用价值。     

某高层建筑震害调查与分析

汶川地震后,西安的高层建筑业受到地震波影响,某高层建筑填充墙发生较大损坏,从地震能量、建筑结构设计和施工等方面分析震害原因,提出高层建筑抗震设计和施工的建议,并对抗震理论研究也提出了见解。     

新规范中高层建筑抗震设计应注意的两个问题

以某小区高层商品住宅楼设计为范例,对2008版《建筑抗震设计规范》中高层建筑抗震设计时关于框架—剪力墙结构中抗震等级的确定和框架—剪力墙结构中填充墙的影响作了介绍,从而优化高层建筑抗震设计。     

竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系抗震性能研究

为提高传统钢结构体系在住宅产业化应用中的标准化程度、装配化效率以及安全性能，提出了竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系，并对其抗震性能进行了分析与评价。以某高层住宅楼工程为结构方案原型，基于多遇地震作用下弹性层间位移角相同的控制标准，分别按传统组合框架-剪力墙结构体系和按竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系设计了两种结构方案，并建立了相应的有限元模型。采用静力弹塑性推覆方法，对两种体系在设防地震和罕遇地震作用下的变形和受力特征进行了对比分析，通过结构层间变形、关键构件损伤状态以及安全系数等指标对体系抗震性能进行了综合评估。分析结果表明：竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型，推覆过程中结构塑性铰主要出现在底层柱端，而传统组合框架-剪力墙结构体系侧移模式呈弯剪型，塑性铰主要出现在梁端；选取的两种剪力墙损伤判断标准均可用于准确判断两种结构方案的极限状态；在相同弹性层间位移角控制标准下，竖向承重与水平抗侧相分离的组合结构体系设计方案安全系数指标值更高，在地震作用下具备更高安全储备。