某连体超限结构抗震性能化设计分析

某生物医药基地的主楼是由多层钢桁架连廊连接组成的双塔结构,各塔结构体系特别不规则,包含扭转不规则、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变等6项超限条款。为有效控制结构不规则、提高结构抗震性能,文章采用Satwe、Midas Gen、Sausg等软件对本工程进行整体结构抗震性能分析,并对连体结构进行相应专项分析,确保工程的可施行性。

基于能量平衡的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法研究

由于规范标准对结构抗震设计要求的不断提高以及结构在长期服役过程中性能的逐渐劣化,既有建筑结构的抗震性能不再满足设计要求,开展其抗震加固设计研究势在必行。然而,目前的加固设计方法往往需要大量的非线性动力计算反复迭代,增加了设计的难度,降低了其适用性。基于能量平衡概念,提出适用于增设消能减震装置的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法。该方法考虑了多地震水准性能目标,设计过程中无需开展非线性动力计算,且迭代次数少。采用所提方法对Benchmark钢框架结构进行加固设计,通过非线性动力分析评估了加固前和加固后结构的抗震性能。研究结果表明:加固后,所有楼层的位移角均明显降低,小震、中震和大震时的平均降幅约为20%,可见加固后结构抗震性能得到了显著改善;加固结构在小震、中震和大震下的层间位移角均与设计值吻合,实现了预期的层间位移角和屋顶位移角目标,验证了所提方法的有效性;所提方法设计的阻尼器在小震时整体保持弹性状态,在中震和大震时进入屈服耗能状态,实现了预期的耗能机制,且阻尼器延性需求沿楼层的分布较为均匀,进一步表明了设计方法的合理性。研究成果可为既有建筑结构的抗震性能加固设计提供参考。

混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法研究

基于性能化设计理念,提出了混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法:以结构达目标位移时实现合理失效模式作为性能目标,基于能量平衡原理确定结构设计基底剪力,并给出符合失效模式的侧向力分布;依据给定目标塑性耦连比分别求解钢连梁和PEC墙肢底部加强区内力需求;采用塑性设计方法设计钢连梁和PEC墙肢底部加强区截面,采用弹性设计方法设计PEC墙肢非加强区截面,保证结构实现预期性能目标。依据提出的基于合理失效模式的性能化设计方法,设计了12层混合联肢PEC墙算例结构,对其进行Pushover分析和弹塑性动力时程分析,验证了该方法的可行性。基于合理失效模式的性能化设计方法设计的混合联肢PEC墙结构抗震性能良好,地震作用下,各层钢连梁首先剪切屈服耗散能量,然后PEC墙肢底部形成弯曲塑性铰,塑性铰分布及发展过程符合预期,实现了“两阶段耗能体系”设计目标。

性能化设计在超高层建筑结构设计中的应用

在进行超高层建筑结构设计时,采用性能化设计对于增强结构的抗震性、抗风荷载性能以及提升楼板的振动控制性能具有重要意义。以XY超高层建筑设计项目为例,探讨性能化设计的应用,深入分析了结构的抗震性、风荷载反应以及楼板的振动控制情况。研究结果表明,性能化设计有效提升了超高层建筑的整体性能,实现了对极端荷载的优越响应,确保了建筑的安全性和使用的舒适性。

基于2021年版广东省高规的某含错层超限高层结构抗震性能化设计

2021年实施的广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ/T 15-92—2021)(简称广东省高规)在抗震计算和性能化设计方面做了一些调整。根据广东省高规相关要求,通过YJK软件对某含错层的超限高层结构作设防地震验算和抗震性能化设计,采用Perform-3D进行动力弹塑性分析以验证按广东省高规设计的错层结构在大震中的性能。结果表明,对于该项目错层处框架柱,按照广东省高规进行的性能化设计,相较于《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010),纵向钢筋用量平均节省约7%。

抗震性能化设计在某医院改造加固中的应用

在既有建筑结构改造中,采用抗震性能化设计的消能减震加固技术,能降低抗震措施要求,提高既有建筑抗震设防类别。以重庆某仓储建筑改造为医疗建筑的项目为例,采用速度型黏滞阻尼器,分析了多遇和罕遇地震减震率,并对穿层柱、楼板大开洞薄弱位置加强了构造措施。分析结果表明:基于抗震性能的消能减震加固技术,可以有效控制主体结构地震响应,达到预设抗震性能目标,主体结构抗震措施可按降低一度进行设计。通过少量加固,不仅能从整体到局部全面提升结构的安全性和适用性,还能节约工期和造价。

杭州星创城综合体项目塔楼A超高层结构抗震性能化设计

杭州星创城综合体项目塔楼A地上45层、地下2层,结构高194.3m,结构形式为圆形钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒,结构同时存在扭转不规则、楼板开洞等情况。为了实现结构预定的抗震性能目标,首先对可选的两种结构体系方案进行了优化比选,并通过设缝、优化层高解决了结构的平面、立面规则性问题。然后,采用YJK和MIDAS Gen两种计算软件对塔楼A进行了多遇地震作用下的弹性比较计算和时程分析,并通过性能设计和罕遇地震动力弹塑性时程分析,对结构在设防地震和罕遇地震作用下的响应进行了进一步的研究。最后,根据上述分析计算结果对结构的关键部位及薄弱部位采取了有针对性的加强措施。分析结果表明:整体结构及结构构件有良好的抗震性能,能满足设定的抗震性能化设计目标,结构安全可靠。

《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构设计规程》抗震性能化设计规定的分析对比

《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010,2016版)和《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ 3—2010)均有抗震性能化设计的规定且略有不同,工程师在执行中可不避免地产生困惑。本文分析两本规范抗震性能化设计的规定,从荷载-位移曲线的角度阐述性能目标、性能水准的含义,并对比两本规范的设计参数。列举29个采用性能化设计方法的工程实例,分析位移指标的取值依据。根据上述两方面分析,总结两本规范性能化设计规定的不同点,并给出设计建议。

悬挑转换结构住宅抗震性能化设计及验算

某悬挑转换结构住宅属于多项不规则的多层钢筋混凝土剪力墙结构,需要满足较高的抗震要求。在设定具体抗震性能目标的基础上,通过一系列弹性计算及弹塑性分析,掌握结构在不同超越概率的地震工况下的弹性或弹塑性指标及构件的损伤情况并反复修正设计,最终达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震性能化设计目的。验算结果表明:该结构住宅在7度罕遇地震下满足预设的性能目标,抗震性能良好。

性能化设计在框架结构屈曲约束支撑加固中的应用

文章根据最新规范和性能化设计的研究,将性能化设计融入屈曲约束支撑加固设计方法中,进一步完善减震加固设计的理论框架,借助现有的建筑结构抗震性能评估方法和可量化指标。结合实际工程对屈曲约束支撑加固性能化设计的应用效果及可行性进行验证,通过对原结构性能水准的校核,并与采用屈曲约束支撑的减震结构抗震性能进行对比,基于性能的屈曲约束支撑加固设计方法能够解决结构原先存在的扭转问题,可显著提升既有结构的抗震性能。

性能化设计在超高层建筑结构设计中的应用

科技进展与城市化浪潮中,超高层建筑崭露头角,成为城市地标。但这些巍峨的摩天大楼的结构设计仍有许多艰难,性能化设计因应而生,显得尤其要紧。这种设计理念源于建筑与结构工程,他们主张把建筑的实际功用和性能放在设计的核心位置,然后引领全部设计过程。本篇研究从设计超高层建筑的需求、定下的原则、使用的工具,以及他们的设计范例出发,进一步探讨在超高层建筑中如何运用性能化设计。性能化设计不仅能提升超高层建筑的结构性能,还能在满足美学、安全、实用性等方面的需求的同时,极大的提高了建筑的效率和经济效益。而在超高层建筑的结构设计中,性能化设计对极限状态和业务状态的需求分析、结构系统选择、结构细部设计等方面均有重要指导意义。本研究成果对于超高层建筑的设计方案的优化选择以及设计过程的完善具有很大的参考价值和启发意义。

某重点设防类幼儿园建筑抗震性能化设计与对比分析

为保障幼儿园、中小学等公共建筑的建筑安全,我国对于重点设防类建筑的抗震要求不断提高。文章通过对安徽省合肥市肥西县某新建重点设防类幼儿园设计模型进行分析,比较抗震性能化设计前后的设计模型,得出一般结论,以期为此类重点设防类建筑的设计和施工提供依据和参考。

高效制冷机房性能化设计研究

建筑设计阶段的空调系统选型一般按照设计工况进行,但在建筑运行阶段,空调系统大部分时间处于部分负荷工况运行状态,设计工况与运行工况的脱节会导致能源、材料的浪费。近年来,随着国家“双碳”政策的加速推进,如何提高能源利用效率,实现建筑节能减排显得尤为重要。归纳总结了高效制冷机房性能化设计方法,结合实际案例对高效制冷机房的性能化设计方法进行简要评价,为其设计提供理论依据。

基于预选屈服机制的钢框架中心支撑结构抗震性能化设计

以1栋9层钢框架中心支撑结构为背景,采用YJK软件建立有限元模型并进行了弹塑性分析,对塑性铰分布、可能出现的塑性耗能区和拟设定的塑性耗能区进行对比研究。结果表明:塑性铰的开展机制和预设吻合较好。设计时构件的实际性能系数满足最小性能系数,能够满足塑性耗能区应具有的延性。钢框架中心支撑结构体系整体在高烈度区滞回曲线不饱满,底层支撑破坏后,刚度退化较大,导致底层柱的损伤累计效应较大,破坏较严重。

高层建筑钢结构工程中抗震性能化设计的应用

为了提高建筑结构的抗震性能,减少高层建筑在地震中的损失,本文通过介绍高层建筑钢结构工程的特点,分析高层建筑钢结构工程中抗震性能化设计的意义,总结高层建筑钢结构工程中抗震性能化设计的具体应用,结果表明:通过采用合理、科学的抗震性能化设计,能够更好地实现建筑结构在地震作用下的变形能力、耗能能力以及延性性能等,确保建筑物结构能够满足抗震设防要求,保证建筑结构具有较高的安全性和稳定性。

大型体育文化馆消防性能化设计

为合理设计地下多层体育馆的防排烟系统,提高体育馆防火安全性,采用计算流体力学方法和消防性能化分析,结合建筑的使用用途和特点,设定典型火灾场景开展数值仿真,针对该类体育文化馆消防设计方案中建筑防火分区面积超过规范限值要求的情况,研究优化后消防设计方案能否满足消防安全目标,并验证该方案的可靠性。结果表明:优化后各火灾场景下的防排烟系统可维持人员相对安全的水平,并有一定的安全余量,可达到国家防火技术标准的同等水平。

新栏目开播!带您详细了解抗震性能化设计

《建筑结构抗震性能化设计标准》(T/CECA 20024—2022)历时两年编制而成,已于2022年10月24发布,于2022年12月1日实施。《建筑结构》特约了主要编制专家撰写相关文章,并在第52卷第21期以专栏的形式刊出,同时将在《建筑结构》微信公众号上连载。扫描右侧二维码查看详情。

从不同版本LATBSDC规范修订看美国性能化设计思路变化

LATBSDC规范是洛杉矶高层建筑设计委员会推出的一本基于性能化设计原则的高层设计规范。LATBSDC规范推出后经历了多个版本的修编,反映了美国性能化设计思路的变化。对比了不同版本LATBSDC规范对性能目标、材料强度与刚度取值、地震输入、阻尼比、最小底部剪力、偶然偏心和扭转位移比、位移限值等方面规定的修订以及与我国规范的异同,以供今后在性能化设计和规范修订中参考。通过对比分析发现我国规范三水准两阶段设计方法具有一定的合理性;在充分采用大震弹塑性动力分析手段验证结构大震性能的情况下,可适当减弱小震弹性分析中的整体性指标的控制;建议我国对于弹塑性动力分析中材料强度取值、初始刚度取值、是否考虑偶然偏心、是否区分峰值弹塑性层间位移角和残余弹塑性层间位移角作出更明确规定;建议更广泛采用地震安全性评估方法确定不同重现期地震输入;建议重新评估高层建筑阻尼比的合理取值方式;建议适当放松正常使用极限状态下的弹性层间位移角限值。

《建筑结构抗震性能化设计标准》发布实施,欢迎订购!

由华东建筑设计研究院有限公司会同有关单位历时两年多编制而成的中国勘察设计协会团体标准《建筑结构抗震性能化设计标准》(T/CECA 20024—2022),已于2022年12月1日正式颁布实施。编制团队以我国近十年来抗震性能化设计的实践为基础,以大量试验、理论分析和数值模拟研究成果为支撑,参照国内外现有规范及技术条件,编制了相关内容。

龙山书院演艺中心项目性能化设计

随着我国社会经济的发展和建设能力的提高,建筑设计在建筑外形、平立面造型、空间视觉效果等方面提出了更高的要求,陆续出现了许多特别不规则建筑,这些特别不规则建筑对结构专业的抗震分析和设计提出了更加苛刻的要求。绍兴龙山书院项目1#楼具有不规则超限项5项,属于特别不规则建筑物,根据相应规范规程要求,需进行相关性能化设计。本文以此多层公共建筑为实例,采用有限元分析模型对其进行抗震计算分析。利用弹性时程分析方法对其内力、位移和配筋进行补充计算和调整,并针对性地采取了构造加强措施。希望本文能为中烈度下特别不规则多层建筑的结构抗震设计提供一定的参考价值。