高层建筑结构位移控制研讨

介绍了世界各国规范对高层建筑结构设计位移控制的规定,论述了高层建筑顶点位移、层位移差、层间位移等的相互关系,特别是明确了层位移差与受力层间位移的区别,在此基础上,结合有关科研成果及工程设计经验,对高层建筑结构位移限值的规定提出了一些建议,可供修订规范及设计时参考.     

钢筋混凝土高层建筑在风荷载作用下最大层间位移角限值的讨论与建议

分析了我国JZ 102—79,JGJ 3—91,JGJ 3—2002,JGJ 3—2010等历次高规关于高层建筑结构层间位移角规定限值的演变过程,对影响楼层结构层间位移角计算结果的各种因素,如风荷载取值、是否考虑结构重力二阶效应、是否考虑地下室、计算模型中一些假定和结构构件刚度折减系数等进行了讨论。在分析结构中上部楼层的层间位移角大部分是由结构构件底端转动引起的非受力位移组成的基础上,提出了各类高层建筑风荷载作用下最大层间位移角限值取1/500的建议,并提出当采用阻尼器等减振措施满足舒适度要求时或考虑地下室竖向构件变形时层间位移角限值可适当放松的合理建议,可供规范修订和工程设计参考应用。     

水平荷载作用下高层建筑受力与非受力层间位移的计算

分析了层间位移角的内涵和组成,给出了弹性楼板假定下结构层间位移、受力层间位移的计算公式,在此基础上对刚性板、斜柱、嵌固端等各种情况下层间位移、受力层间位移的关系进行了讨论。文中两个工程案例竖向构件沿高层间位移和层间受力位移的变化规律说明,层间位移较大楼层的层间受力位移很小,这为高层建筑位移角限值的合理取值提供理论依据和说明,可供规范修订和设计作为参考。     

高层斜交网格筒结构受力层间位移的计算及其应用

推导了斜交网格筒结构单元体的抗剪刚度、抗弯刚度以及竖向刚度的计算公式。通过连续化变形分析方法，给出了该类结构在三种典型荷载作用下的水平位移简化方法及其等效抗侧刚度。分析了结构体系的层间位移组成，给出了受力层间位移在弹性和弹塑性阶段的简化计算方法。采用PERFOR-3D软件分析了该类结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度的变化规律，并进行了参数分析。结果表明：斜交网格筒结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度方向均呈现先增大后减小的趋势；层间位移和受力层间位移最大值所在位置不同，且受力层间位移随楼层高度增加，其所占的比例逐渐下降，最大比例约为80%，建议同时考虑受力层间位移角和层间位移角作为该类结构的变形控制指标。斜柱角度、斜柱截面、主环梁跨数以及结构高宽比均对结构的层间位移有较大影响；而对于受力层间位移，斜柱角度和斜柱截面对其影响较大，主环梁跨数以及结构高宽比对其影响较小。     

高层建筑平动周期及扭转周期比的控制问题

从分析结构周期与顶点位移、层间位移角的关系出发,论证了控制结构最大层间位移角实际上就隐含控制了相应结构的平动周期值,确定了高层建筑的最大层间位移角限值就没有必要再另行控制结构的平动周期。论述了结构抗扭设计的三个核心问题,分析了单一控制扭转周期比存在的问题。     

用广义剪切变形参数分析超高层混凝土结构的层间变形

国内外规范均以限制层间位移角的方式来控制高层建筑的结构与非结构构件出现影响正常使用的裂缝与损坏 ,而最常见的弯剪型结构中层间位移角与结构及非结构构件受力状态的相关性较差。作者提出一个限制高层建筑层间变形的新参数———广义剪切变形 ,证明了其与剪力墙、柱、梁及填充墙等结构与非结构构件受力状态有很好的相关性 ,导出了广义剪切变形的计算方法及其与层间位移角的关系 ,并对竖向构件、框架区格与连梁的广义剪切变形限值分别进行分析与讨论。九幢超高层建筑算例表明 ,用广义剪切变形的参数分析超高层建筑的层间变形具有明显的优越性     

某厚板转换高层建筑结构动力分析

为了分析某厚板转换高层建筑结构在水平地震作用下的整体受力性能,利用Midas gen分析软件,建立结构有限元模型并进行模态分析及时程分析,通过周期、振型、层剪力、层间位移角等一系列指标判断其动力特性。研究结果表明:厚板转换层将引起结构竖向刚度突变,从而引起振型、层剪力及层间位移角突变;结构刚度分布较为合理,整体受力性能良好。     

结构受力层间位移(有害位移)计算方法研究

将侧向作用下结构下部结构变形引起上部结构的变形定义为层间非受力位移,此时上部各层的楼层剪力为零,用结构楼层层间位移减去层间非受力位移即可得到结构楼层的受力层间位移或层间有害位移。基于此假定,本文提出受力层间位移计算的力法和位移法,通过框架剪力墙结构的受力层间位移的计算比较,分析两种方法的差异。采用力法时,对上部楼层的弯矩进行合理等效是关键,可以获得结构的非受力层间位移较精确解。采用位移法可方便快捷地计算楼层受力层间位移,同时结果为精确解。以位移法计算分析了框架结构、剪力墙结构和框架筒体结构受力层间位移角沿楼层高度的变化特点。结果表明,框架结构采用层间位移角作为反映结构破坏的参数基本合理,而剪力墙和框架筒体结构除底部楼层外,完全不可接受。     

层间位移角比在高层转换结构抗震设计中的应用

高层建筑结构转换层的质量和刚度较大。随着转换梁质量和刚度的增加,转换层上下结构的层间位移角差距明显增大,仅限制转换层上下结构侧向刚度比无法有效控制结构地震作用效应。定义层间位移角比为转换层下部与上部结构层间位移角的最大比值。计算分析发现,采用层间位移角比对结构进行控制可以得到比较好的抗震性能。     

框架-核心筒结构振动台试验全过程动力弹塑性仿真

采用动力弹塑性分析方法,对某高层建筑普通钢筋混凝土框架-核心筒结构的振动台试验的全过程进行仿真分析,并就结构动力特性、顶点位移、最大层间位移角以及结构损伤与破坏过程同振动台试验结果进行了对比分析。结果表明,仿真分析结果与试验结果吻合良好;所采用的动力弹塑性分析方法能够正确反映结构的受力状态与变化过程,实现了振动台试验全过程的模拟与结构破坏过程的重现。     

基于pushover法的地铁车站柱墙剪力比研究

层间位移角作为一项重要的抗震性能指标,往往用于评估地上或地下结构在正常使用条件下的水平位移,从而确保结构应具备的刚度。然而,由于地下地铁车站结构埋置于土体之中,受到周围土层的约束,其在地震作用下的层间位移角量值小、不易控制与监测。鉴于此,文章以典型两层三跨地铁车站为研究对象,基于大型有限元程序ABAQUS建立了土 车站结构非线性相互作用分析模型,开展了pushover弹塑性推覆分析,得到了车站结构各构件的剪力—层间位移角全过程曲线,并在此基础上确定了构件的关键性能点及其阈值,研究了地铁车站结构不同性能状态下中柱和侧墙剪力分配规律。分析结果表明,地铁车站下层中柱首先进入破坏状态;下层中柱剪力先增加后减小,但相较于车站侧墙,中柱分配到的剪力比例一直下降。在此基础上,进一步提出了归一化的柱墙剪力比作为评价地铁车站抗震性能的力学指标,可有效弥补单一位移指标的不足。     

水平地震作用下框支剪力墙结构的变形研究

对工程结构中常用的底部为多层大空间的框支剪力墙结构采用分区混合法，进行水平地震作用下结构的变形研究。将框支剪力墙结构分成转换层上部剪力墙结构和转换层下部框架剪力墙结构两部分，采用子结构法进行分析。在水平地震作用下，转换层上、下部先分别按剪力墙结构和框架一剪力墙结构的变形曲线公式计算其变形，再充分考虑上下两种不同结构的变形协调性，推导了框支剪力墙结构在水平地震作用下的侧移曲线公式，并给出了方便结构侧移曲线计算的图表。方法简单实用，可用于地震区高层建筑结构的初步设计。     

填充墙对钢筋混凝土结构抗侧移能力影响的分析

规范对钢筋混凝土框架结构和钢筋混凝土框架—抗震墙、板柱—抗震墙、框架—核心筒的弹性层间位移角限值的规定,是依据以往的试验研究和实际工程的统计,其他的钢筋混凝土结构则是根据这两种的结果进行一定程度的加严或放松,且至今规范仍未有关于短肢剪力墙的弹性层间位移角限值的规定。通过结构之前的共通性,找到填充墙是影响其限值取值的一个极为重要的因素。填充墙作为结构的重要组成部分,可以承担部分水平地震作用,提高结构抗侧移刚度,限制主体结构构件的变形。在设计时,往往通过周期折减系数考虑其对结构的作用,但是,这样计算的结构侧移与实际情况计算的侧移不符合,通过对以有的试验结果和理论推导,建议设计时采用刚度增大的计算方法来计算弹性水平位移角,并提出异形柱框架结构和短肢剪力墙结构的弹性层间位移角限值的取值可根据肢厚比在1/550和1/800之间进行线性差值。     

框架-核心筒结构耗能减震层的减震效果分析

本文提出了耗能减震层的概念,对比分析了在地震作用下普通框筒结构、带加强层的框筒结构和带耗能减震层的框筒结构的抗震性能和构件的内力变化.计算结果表明,在对结构位移控制效果接近的情况下,采用加强层的结构不仅增大了基底剪力和弯矩,而且框架柱的内力在加强层附近产生突变,而采用耗能减震层能有效地减小这些变化,与前者相比,大大提高了结构的抗震性能.     

短肢剪力墙结构侧向位移研究

对短肢剪力墙结构的不同高度处墙肢弯矩变化规律进行了分析,得出短肢剪力墙结构侧移曲线呈弯剪型,最大层间位移角在侧移曲线拐点所在层;随着整体系数增大,短肢剪力墙结构侧移曲线拐点下移。对一短肢剪力墙结构工程分析,改变墙肢整体系数得出不同的侧移曲线,其结果与理论分析相一致。     

短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构参数分析

提出了一种短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构,通过对波纹钢板墙与框架柱之间的短梁进行抗剪加强,将边缘构件的轴力通过短梁抗剪有效传递至两边的框架柱,从而解决由于逐层累积作用导致边缘构件轴力过大的问题.同时,利用分析软件SAP2000,针对该类结构形式进行了基于Pushover的参数分析,考察了各种因素对边缘构件轴力、短...     

底部框架-抗震墙砖房框剪层抗震墙数量的合理确定

根据已有研究成果提出的砖混过渡层与相邻框剪层的侧移刚度比限值及《建筑抗震设计规范》(GB5 0 0 11)规定的楼层侧移刚度比、层间弹性和弹塑性位移、抗震墙最小厚度、抗震横墙最大间距等限值 ,探讨了底部框架砖房框剪层抗震墙的合理数量范围 ,并从实用出发 ,提出了抗震墙数量可采用两重或三重约束的简化方法确定。     

关于控制高层建筑结构位移的分析

阐述了对高层建筑结构位移进行控制的必要性，分析了高层结构位移的种类及相互关系，从合理布置剪力墙、选择适宜的刚度等方面，提出了控制高层结构位移的方法。     

建筑结构竖向构件受力位移角计算方法及其限值研究

结构受力层间位移角是准确判别结构倒塌破坏的关键参数。通过计算构件反弯点或虚拟反弯点,建立了结构竖向构件计算受力位移角与试验位移角的对应关系,采用结构区格剪切变形建立了填充墙计算受力位移角与试验位移角的关系。在进行多遇地震和风荷载作用下的结构楼层弹性判别时,采用竖向构件计算受力位移角结合构件试验开裂的位移角进行判别较为准确。根据构件试验,给出柱和剪力墙的开裂位移角均值分别是1/350和1/1600,90%保证率下的开裂位移角分别是1/550和1/2300;填充墙开裂位移角限值与连接方法有关,普通连接开裂位移角均值为1/800,90%保证率下的开裂位移角为1/1500;柔性连接开裂位移角均值为1/600,90%保证率下的开裂位移角为1/700。对多遇地震作用下的框架结构和框架剪力墙结构分析表明,按规范要求控制楼层变形时,框架柱和剪力墙的受力变形小于其开裂位移角均值和90%保证率下的开裂位移角,填充墙普通连接时不能满足不开裂的要求,柔性连接时基本满足不开裂的要求。     

带有剪力墙(筒体)结构静力弹塑性分析方法与应用

按照弹塑性性能等效、内力等效的原则,介绍了一种采用“等效柱”代替框剪结构中的剪力墙进行静力弹塑性分析的新方法,从而能够按照柱单元的塑性铰来模拟实际结构中剪力墙的塑性性能,并在实际工程中得到了应用,获取了静力弹塑性分析中剪力墙的各种有用的信息,其中包括层间位移、塑性铰出现的先后顺序、位置,以及塑性铰破坏的类型和破坏的程度等。结果表明,该方法是目前对带有剪力墙(筒体)结构进行静力弹塑性分析的有效方法。