带偏心支撑钢框架-混凝土核心筒结构抗震性能研究

在高层钢框架-混凝土核心筒结构的外钢框架部分加设多列式并连偏心支撑、多列帽腰连偏心支撑,采用结构分析与设计的通用有限元分析软件对未设支撑、设置偏心支撑、改变偏心支撑的位置和数量的高层钢框架-混凝土核心筒结构的地震反应特性进行了分析.利用振型分解反应谱法对该结构的自振周期、结构侧移、层间位移角、倾覆力矩比、各层总剪力、各层总弯矩、钢框架承担的剪力及剪力调整系数等指标进行了研究.根据分析结果提出了高层钢框架-混凝土核心筒结构抗震设计的偏心支撑分布方式和帽腰支撑设置的原则,为实际工程设计提供了理论参考.     

某高层框架-核心筒结构的振型分解反应谱分析

高层建筑最近十几年的快速发展是人口城市化,土地资源紧张,社会商业化的一种必然趋势.高层框架核心筒的钢筋混凝土结构作为高层建筑常用的一种结构形式,是我国目前应用较多的一种结构形式.以某一工程实例为背景,运用大型有限元软件对其进行三维建模,进行了单向地震作用和双向地震作用下的振型反应谱分析,研究成果对同类型的高层建筑具有一定的借鉴意义.     

钢管混凝土框架-核心筒结构体系优化设计

在超高层建筑中,钢管混凝土框架-核心筒结构体系成为钢管混凝土结构和框筒结构合理结合的建筑主流结构体系形式.此结构体系是由钢管混凝土柱通过梁与核心筒结构组合形成整体受力体系,体系中最主要的两大部分为钢管混凝土柱和钢管混凝土宽扁梁部分.本文以实际工程为例,借助GSSAP对钢管混凝土框架-核心筒结构体系进行有限元计算和建筑结构分析,进行结构体系的优化设计,得出最优设计方案.     

型钢混凝土框支框架-混凝土核心筒结构抗震性能分析

对带型钢混凝土梁式转换层的型钢混凝土框支框架-混凝土核心筒结构进行有限元计算分析,研究了转换层设置高度及转换层上、下等效侧向刚度比变化时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,此类结构的转换层设置高度可适当提高,适合高位转换;抗震设计时,对转换层附近外框架应予以加强,对于高位转换,应重点加强转换层上一层外框架;设计转换层上1～2层的外框架时,相对其它框架柱,应强化框支柱;转换层上、下结构等效侧向刚度比宜控制在0.86～1之间.     

框架-核心筒结构框架承担最小剪力比例限制的合理性

规范《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定框架-核心筒结构中框架部分按刚度计算承担的楼层地震剪力最大值不宜小于基底总剪力的10%,而实际工程受建筑布置等因素的限制有时难以满足,工程界对此颇有争议.为探讨其合理性,设计了5个钢筋混凝土框架-核心筒结构,主要的变化参数为框架刚度、框架强度和连梁的形式.利用PERFORM-3D软件进行了弹性反应谱分析和小震、中震和大震下的动力时程分析,考察了各个结构的响应规律.分析表明:当框架部分按刚度计算承担的剪力最大值小于基底总剪力的10%时,增大框架刚度的做法不经济,结构的抗震性能反而更差;增大框架强度的做法减小了框架梁的损伤,改善了结构的抗震性能,但没有形成有效的强柱弱梁机制;采用宽连梁和可更换连梁都可以使核心筒自身具有双重抗震体系特征,连梁耗能能力的提高有效地保护了墙肢和外框架,结构的抗震性能得到了显著改善.     

框架-核心筒结构中框架承担最小剪力比例限制的合理性

我国规范《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定框架-核心筒结构中框架部分按刚度计算承担的楼层地震剪力最大值不宜小于基底总剪力的10％,而实际工程受建筑布置等因素的限制有时难以满足,工程界对此颇有争议。为探讨其合理性,设计了五个钢筋混凝土框架-核心筒结构,主要的变化参数为框架刚度、框架强度、连梁的形式。利用PERFORM-3D软件进行了弹性反应谱分析和小震、中震和大震下的动力时程分析,考察了各个结构的响应规律。分析表明：当框架部分按刚度计算承担的剪力最大值小于基底总剪力的10％时,增大框架刚度的做法不经济,结构的抗震性能反而更差;增大框架强度的做法减小了框架梁的损伤,改善了结构的抗震性能,但没有形成有效的“强柱弱梁”机制;采用宽连梁和可更换连梁都可以使核心筒自身具有双重抗震体系特征,连梁耗能能力的提高有效地保护了墙肢和外框架,结构的抗震性能得到了显著改善。     

带加强层的某框架-核心筒结构地震响应分析

为研究加强层对某大厦抗震性能的影响,文章利用有限元分析程序MSC.Marc分别建立某大厦3种不同方案的有限元模型,对模型进行模态分析和弹性时程计算,并对比分析3种不同方案有限元模型的自振特性、水平地震作用下的位移和内力响应。分析结果表明,就该框架-核心筒结构而言,提高加强层处核心筒和外框架柱的抗震构造措施,带2处加强层的结构方案能较好地控制水平地震作用下结构的侧移。     

框架-剪力墙结构弹塑性地震剪力分配分析

基于背景工程,构建考虑协同工作机制的平面分析结构模型,分别对3组不同刚度特征值的框架-剪力墙结构展开参数分析,对框架剪力与结构基底剪力的比值进行定量分析研究,总结弹塑性状态下结构的内力分配机制.针对设计过程中是否对框架剪力进行调整,建立2类分析模型,探讨了剪力调整对结构配筋、罕遇地震下结构性能以及结构抗倒塌能力的影响.结果表明,现行规范规定的剪力调整对框架-剪力墙抗震性能的影响较小,且调整方案对强柱弱梁的设计原则存在不利影响.结构设计过程中,在保证强柱弱梁和塑性铰转动能力的前提下可不必采取剪力调整措施.     

框架-剪力墙结构三维弹塑性地震反应

为研究大震下结构三维弹塑性地震反应,基于纤维模型,对一个规则、对称的钢筋混凝土框架-剪力墙结构建立三维分析模型,分别在单、双向输入地震动情况下进行了弹塑性地震反应分析,对两种情况下结构顶层位移、加速度、扭转角,基底剪力及各层的最大层间位移角、层剪力、层扭转角等反应进行对比分析。结果表明：在单、双向输入地震动时结构水平方向反应变化不大;双向输入时的结构顶层扭转角时程反应和楼层最大扭转角反应都远大于单方向输入时的扭转反应。     

框架-核心筒结构剪力墙连梁设计

运用SATWE和ETABS程序对框架-核心筒结构采用3种不同连梁设计方法(强连梁、弱连梁和双连梁)时的结构整体进行了地震反应分析,得到了周期、振型、层间位移数值及基底剪力等结构动力特性随连梁截面变化的规律.从核心筒剪力墙空间整截面共同工作性能、核心筒所承担的地震倾覆力矩、核心筒抗扭刚度及连梁具有良好耗能性能等4个方面综合分析,得出剪力墙连梁应优先采用强连梁和双连梁,一般不应采用弱连梁,并给出了确定合理连梁截面尺寸的一般设计原则.     

拓展型复合墙体抗震性能试验研究

基于传统生态复合墙结构体系,提出拓展型复合墙结构体系,通过5榀1/2比例拓展型复合墙体模型的水平低周反复试验,对墙体的承载能力、延性特点、滞回特点、刚度退化等抗震指标进行研究,得出以下结论:5榀复合墙体都以弹性阶段开始,逐步进入弹塑性阶段,最终破坏,所有墙体破坏形式均为剪切型,是理想的破坏形态;不同墙板约束不同,导致墙板在试验过程中损坏过程也不相同;墙体的外框、肋格、砌块3个组成部分相互约束,提高自身承载能力,抑制墙体裂缝的发展,充分发挥每个组件的耗能能力;外框采用C型钢及肋格采用L型轻钢龙骨可大幅增加对砌块的约束,有效限制墙体裂缝的发展,大幅提高墙体的抗震性能;EPS轻骨料砌块在不降低极限承载力的同时可明显改善墙体延性.     

点接触式密肋复合墙体抗震性能试验

为研究内填砌块点接触式密肋复合墙体的抗震性能,进行1/2缩尺比例的复合墙体低周反复加载试验,分析墙体的主要破坏形态和破坏过程,研究点接触型密肋复合墙体的受力特点,分析墙体的滞回特征、承载力、延性、刚度和耗能能力等抗震性能,并将试验结果与标准墙体试验结果进行对比.研究结果表明:点接触式墙体与标准墙体的破坏形态区别较大,其承载力、延性、耗能等性能略差于标准墙体,但由于这一形式墙体各道防线之间的地震作用传递途径和分配关系相对明确,不同阶段的墙体计算模型比较简单,进而可以通过对各阶段的精确分析计算实现密肋结构的控制设计.此外,墙体各道防线之间的分离更易于结构构件的震后修复、更换.     

建筑结构隔震体系的动力反应

运用隔震理论建立结构隔震体系的动力模型和运动方程,着重考虑了隔震体系的恢复力特性,进行了隔震体系在时域内的地震反应程序设计。算例表明,隔震体系上部结构的动力反应幅值均可以大大降低。其中,顶层相对地面位移降低了13.62%,层间位移降低了35.57%,最大绝对加速度降低了33.68%,层间剪力降低了35.60%。     

干式连接装配式复合墙体抗震性能试验研究

设计了4榀装配式复合墙体,进行低周往复加载试验,研究灌浆套筒连接、焊接连接、盒式连接和螺栓连接4种不同连接方式墙体的破坏模式、滞回特性、位移延性系数、刚度退化和耗能等特性.结果表明:4种连接件均未破坏,符合强节点、弱构件的抗震设计理念,能满足结构受力需要.各试件破坏形态基本相同,均为剪切破坏,极限位移角均大于1/90.不同连接方式对墙体各项抗震指标影响不同,与灌浆套筒连接试件相比,焊接连接承载力下降7%,位移延性系数上升5%,累计耗能下降22%;盒式连接承载力上升5%,位移延性系数下降33%,累计耗能下降27%;螺栓连接承载力下降13%,位移延性系数上升52%,累计耗能提升62%.焊接连接的试件耗能低、不易施工且焊接质量难以保障;而盒式连接和螺栓连接二者施工不仅便捷,而且具有较好的承载力和耗能能力.     

地基辐射阻尼对结构地震响应的影响

ABAQUS作为一种功能强大的工程分析模拟软件,在动力响应分析中具有很大优势.为此,将黏弹性边界单元与大型商业软件ABAQUS相耦合,利用ABAQUS实现对黏弹性边界的模拟,通过算例比较了结构在黏弹性边界、黏性边界和固定边界条件下的动力响应,并在考虑黏弹性边界影响的情况下,对一实际水闸地基系统进行了地震响应分析.分析结果表明:黏弹性边界精度明显高于其他2种边界,可用于结构土动力相互作用分析;辐射阻尼能够显著减小结构地震响应30%～40%.     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

钢筋混凝土巨型框架结构弹性地震反应分析

按照杆系模型的基本理论，采用时程分析的方法分析了钢筋混凝土巨型框架结构的弹性地震反应，根据分析结果，得到：钢筋混凝土巨型框架地震作用下的侧移曲线为弯剪型；主框架梁和柱的刚度对巨型框架弹性地震反应有较大的影响，其规律为“双曲线”型，即保持其他参数不变，随着主框架梁柱刚度的增大，结构侧移减小，其减小的速率会逐渐减缓，次框架梁和柱的刚度对巨型框架的弹性地震反应的影响较小。     

工字形截面钢板组合剪力墙抗震性能试验

为研究工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙的抗震性能,进行了3个试件在轴向压力和水平往复荷载作用下的低周反复荷载试验,分析了腹板墙体内藏单钢板、内藏单钢板及钢筋暗撑、外包双钢板等不同构造对其抗震性能的影响.试验研究表明:设置钢筋暗撑可提高工字形截面钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙的承载力、变形和耗能能力,但用钢量相对较大;将内藏钢板及分布钢筋等含钢率转换为外包双钢板后,其承载力、刚度有所降低,但变形能力有较大增强;工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙具有良好的屈服机制和多道抗震防线,适用于高层及超高层建筑抗震设计.     

大跨度结构地震行波效应研究

借助于虚拟激励法,深入研究了行波效应对结构地震响应的影响.对于一具有两个地面支撑的单自由度体系,推导出内力功率谱的解析表达式;以此为基础,分析了地震波视波速对体系极值响应的影响,并讨论了动态相对位移和拟静位移分量对体系极值响应的贡献.计算结果表明,对于跨度较大或地震波视波速较小的结构,内力随视波速的变化显著发生改变;动态相对位移和拟静位移分量对体系极值响应的影响与结构的自振频率和波速都有很大关系.最后,对一实际悬索桥采用不同地震波视波速进行了随机地震响应分析,计算结果进一步表明行波效应对结构地震响应的影响非常大.