坡地掉层结构上接地支座形式对框架结构抗震性能的影响分析

坡地掉层结构上接地柱与地面采用固接时由于强约束条件导致地震中上接地柱破坏严重,改变支座约束方式是改善其抗震性能的途径之一。对坡地框架结构上接地柱的底端采4四类不同的约束方式,设计不同掉层跨数和层数的算例,进行多遇和罕遇地震作用下掉层结构的抗震性能分析,考察不同上接地柱端约束方式对掉层结构抗震性能的影响规律。结果表明,当上接地柱底端为固接时,掉层框架薄弱层在上接地1、2层,掉层跨数和层数越多,上接地层柱底梁端破坏越严重;上接地柱采用铰接支座时,上接地层的侧向变形较大,上接地柱柱端破坏向其上端、上层转移;上接地柱采用隔震支座或者滑动支座时,薄弱层位于掉层部分,掉层跨数越少破坏越严重,掉层跨数占结构总跨数的4/5时,掉层部分破坏较轻。建议掉层跨数较多时上接地柱采用隔震支座或者滑动支座。

不同支座形式的山地掉层结构易损性分析

对掉层框架结构上接地柱采用三种常见的支座约束形式,通过改变掉层框架结构所掉跨数,共设计9个算例对山地掉层框架结构进行基于增量动力分析法的易损性分析。结果表明:当掉层结构所掉跨数占结构总跨数比例较大时,三种支座形式超过CP极限状态的概率接近;当掉层结构所掉跨数约占结构总跨数一半时,采用固接支座形式的结构超越CP极限状态的概率最小,抗倒塌性能最好;当使用固接支座形式时,掉层结构超过CP极限状态的概率最小,抗倒塌性能最好。建议当掉层结构所掉跨数较多时使用滑动支座;掉层结构所掉跨数较少时使用固接支座。

山地掉层结构扭转效应控制参数的讨论

不等高基础嵌固的山地掉层结构在地震作用中存在难以避免的扭转效应,合理控制参数的选择在扭转效应研究中至关重要。文中对山地掉层结构扭转效应研究中的基本控制参数进行了总结,介绍了刚心的不同定义,对比了不同定义的刚心对应的偏心率与掉层结构扭转效应的关系,并通过对系列山地掉层结构模型的数值模拟,讨论了扭转控制指标在山地掉层结构中的适用性。建议以“单一楼层刚度中心”定义的刚心对应的偏心率表征掉层结构的扭转效应,耦联周期比已不能作为反映结构扭转效应程度的指标,位移比限值在掉层结构的适用性有待进一步探讨。

基于粘弹性人工边界的掉层结构地震响应分析

为实现山地建筑结构土-结相互作用体系的动力分析,基于粘弹性人工边界理论,利用Matlab编写了用于Abaqus自动施加粘弹性人工边界与外源波动等效节点力的程序,采用该程序模拟的地基无限域外源波动模型的动力响应符合波动理论,验证了该程序的准确性。将采用粘弹性人工边界的土-结相互作用体系与底柱固接的刚性地基分别应用于山地地形掉层框架结构,对模型结构进行动力时程分析,研究陡坎土体土质条件对掉层结构动力响应的影响,计算结果表明,软弱土体陡坎对地震动放大作用较为显著,位于其上的掉层结构的动力响应相较于土质条件较好场地的掉层结构更显不利,需要在结构设计时采取相应措施。

山地建筑掉层结构扭转性能分析及抗震设计研究

本文以掉层建筑结构为研究对象,运用ETABS有限元分析软件对不同边界约束条件的掉层建筑结构进行抗震性能的分析。根据不同的嵌固方式建立了相应的简化计算模型,以框架结构实例为对象,研究了陡坎上不同跨数、掉不同层数的掉层建筑结构的抗震性能的规律。

山地建筑掉层结构设计要点探析

结合工程实例,从合理确定建筑高度、掉层结构产生扭转原因及控制措施、主体支挡结构的选择和基础抗滑移设计等几个方面对山地建筑掉层结构设计中的常见问题进行探析。结果表明:山地建筑嵌固高度的竖向抗侧力刚度直接影响建筑总高度的确定;掉层结构具有先天不可避免的结构缺陷,应按规定调整其侧向刚度及受剪承载力,提高抗扭能力;支挡结构体系通常选择脱开或不脱开设计,山地建筑的抗滑移设计需同时满足整体与局部的滑移要求,避免因滑移错动带来的不利扭转影响。

关于高烈度区掉层结构的隔震设计分析

我国三分之二以上的国土面积为山地地形,尤其对于西部地区,而这些地区处于地震多发的高烈度区。掉层结构是山地建筑具有代表性的结构型式,指的是同一栋建筑的底界面放置在不同标高的场地基面上,且最高接地点以下按层高设置楼面的接地结构。当高烈度区的掉层结构有隔震要求时,工程经验是在掉层部分设置刚度很大的地下室,布置同一标高的隔震层。这样的方案不但会导致材料浪费,还会导致掉层部分空间使用效果不理想等问题。以四川庐山县人民医院门诊楼项目为基础,从掉层结构的特性出发,针对布置在同一标高隔震层带来的问题,探索将隔震层布置在不同标高下掉层结构的隔震设计方案。

掉层结构桩基础设计

基础做为上部结构的嵌固部位,不仅要满足竖向承载力的要求,还要具有足够的水平承载力及刚度,确保有效抵抗上部结构传来的水平荷载,约束结构的侧向位移。掉层结构由于基础接地位置不等高的特点,导致其基础在水平荷载作用下受力复杂。采用MIDAS GTS软件建立上部结构、桩基础及地基土协同工作的三维模型进行计算。得到了不同掉层高度、不同掉层范围及不同地质条件时结构桩内力及变形结果。研究不同情况下的结构桩基础内力的变化规律,提出设计建议。可为类似工程的设计提供参考。

带大跨度木桁架屋盖的掉层结构分析与设计

基于重庆某带大跨度木屋盖的钢筋混凝土框架掉层混合结构,研究大跨度钢筋混凝土混合掉层结构的分析和设计。通过屋盖支座方案对比,上接地层是否设置拉梁对比论证结构方案的合理性;针对结构的竖向不规则和平面不规则进行了针对性的弹性分析和弹塑性时程分析,对关键构件确定了相应性能水准并进行验算;对大跨度木桁架进行专项分析,分析显示木结构在各类工况下均处于弹性工作阶段;通过以上分析,表明结构方案合理且在罕遇地震下能够达到预定的抗震性能目标。最后提出该类混合结构的加强措施,为后续掉层混合结构设计提供相应的参考。

浅谈某掉层结构设计分析

随着城市用地日益紧张,为了节约城市用地,实际工程中经常遇到掉层结构,本文通过具体工程实例,对掉层结构的抗震概念设计分析、柱底不等高嵌固端设置、水平地震影响系数的调整、挡土墙设计等问题进行分析探讨。

山地建筑掉层结构扭转性能分析及抗震设计研究

随着人们住宅需求的日益增长,住宅建设与耕地保护难免会产生冲突。因此,可以采用掉层建筑结构来解决这一问题,掉层建筑结构指的是同一栋住宅的底界面放置在不同标高的场地基面,而且最高接地点以下按层高来对楼面的接地结构进行设置。

某高层掉层结构基础嵌固有效性分析

山地高层建筑结构依山就势修建,导致结构基础不等高、挡墙与主体结构相连、基础埋深不足等问题,该文对某实际高层掉层结构的抗倾覆和抗滑移稳定性进行分析,以确保基础嵌固有效,可为类似的工程提供参考。

高阶振型在山地掉层结构中的影响研究

设置不同掉层层数、掉层跨数和坎上楼层层数的模型,对比分析各模型在不同振型数下结构响应值的误差,根据分析结果来验证常用振型数量控制方法的适用性和差异性。结果表明,高阶振型对山地结构中掉层部分的内力响应影响显著。不同的掉层结构布置对振型数的选择有重要影响,掉层层数的增加使层剪力误差超限的楼层位置从顶层转移到掉层部分,致使掉层部分对高阶振型更加敏感。伴随着掉层跨数的减少,最大层剪力误差及误差超限的楼层数均呈先增大后减小趋势,即存在最不利的掉层跨数比,此时各内力响应误差均最大。坎上楼层的增加会提高掉层部分的剪力误差值。相对于层剪力,层间位移更易于通过提高振型数来控制精度。振型位移控制法的精度较高,但会增加大量结构计算和分析成本。振型质量参与系数法仅在个别结构中的层间剪力误差较小,总体来说其控制效果较差。解决这一问题,还需进一步研究以便提出一种新的振型控制方法。

钢支撑-钢筋混凝土掉层框架结构抗震性能试验研究

为改善坡地钢筋混凝土(RC)掉层框架结构抗侧刚度分布的不均匀性,设计了一栋在上接地层设置钢支撑的RC掉层框架结构,按1/4比例提取其顺坡向中榀框架下部5层子结构为试验对象,开展钢支撑-RC掉层框架拟静力试验,观测试件的破坏过程,并对比RC掉层框架试验所得试件的破坏形态,分析试件滞回性能、延性和刚度退化等抗震性能指标。结果表明:试件的最终破坏是以第4层柱底混凝土压溃,梁端混凝土剥落、底部钢筋断裂,顶层柱顶混凝土剥落为标志。与RC掉层框架试验结果相比,钢支撑-RC掉层框架试件上接地柱的破坏明显减轻,柱端破坏分布也更为均匀,避免了掉层框架结构“半层破坏模式”的出现,改善了结构的耗能和抗地震倒塌能力。但试件上接地层相邻上一层的变形和破坏程度较大,应对该楼层的柱端进行适当的抗震加强;设置钢支撑后,试件的滞回曲线较为饱满,并具有良好的延性(正、负向加载的位移延性系数分别可达5.13、5.69),正负向加载的刚度退化曲线也趋于对称。

多台地掉层RC框架结构扭转效应及控制研究

山地掉层结构考虑坡地开挖工程量、边坡稳定性等因素,常需设置多个接地端,导致结构平面和立面不规则,扭转效应显著。为研究3个不等高接地端的多台地掉层钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构的扭转效应及控制措施,通过拟静力试验和振动台试验结果验证了有限元模型的可靠性,对建立的16个不同结构参数的有限元算例模型进行了弹性和弹塑性动力有限元分析,研究了此类框架结构扭转效应受接地端跨数、总掉层数、中接地端掉层数等因素的影响程度;通过算例分析对比了不同扭转控制措施的效果。研究结果表明:弹性状态下,3台地掉层RC框架结构在中接地层和上接地层处扭转效应显著,总体扭转效应小于对应的2台地掉层RC框架结构;而当结构进入弹塑性状态后,通过降低结构掉层部分长度在顺坡向总长度上的占比,可有效缓解结构的扭转效应;在3台地掉层RC框架结构中设置水平接地构件、钢支撑和黏滞阻尼器均能改善扭转效应,对于岩质边坡,设置水平接地构件对各扭转效应指标的改善最好。

地震作用下掉层钢框架结构抗倒塌能力分析

采用PERFORM-3D程序对掉层钢框架结构进行了抗震倒塌能力研究。考虑不同的掉层情况和结构措施,设计了2个普通钢框架结构模型和4个掉层钢框架结构模型(其中2个模型带拉梁加强),利用增量动力分析方法对上述钢框架模型进行了易损性分析和抗震倒塌能力评估。结果表明,掉层钢框架结构的抗震倒塌能力与掉层数关系不大;采用拉梁加强的掉层钢框架,上接地侧的抗震倒塌能力和抗震倒塌安全储备性能有所提高,但掉层侧的抗震倒塌能力和抗地震倒塌安全储备降低;增加拉梁的数量对该类结构影响不大,但会改变其破坏模式;上接地侧倒塌模式下,上接地一层是上接地侧最薄弱的楼层;掉层侧倒塌模式下,上接地二层是掉层侧最薄弱的楼层。

核心剪力墙嵌固位置对掉层框剪结构抗震性能的影响

对掉层框剪结构中的核心剪力墙采取2种不同的嵌固位置,设计不同掉层层数的算例模型,进行多遇地震和罕遇地震作用下掉层框剪结构的抗震性能分析,考察核心剪力墙不同嵌固位置对掉层框剪结构上、下接地部位剪力分配和抗震性能的影响规律。结果表明:掉层结构上、下接地部位剪力分配极不均匀,各接地部位传递的剪力占比受掉层层数和核心剪力墙嵌固位置影响;通过选择核心剪力墙的嵌固位置,可在一定程度上协调剪力传递的不均匀性,当掉层层数较多时,将核心剪力墙嵌固在上接地端更合理;当上接地部位仅有少量剪力墙时,易形成塑性变形集中,设计中应重点关注此类构件的延性。

基础隔震山地掉层框架结构抗连续倒塌性能研究

山地隔震结构本身具有特殊性,因此其破坏模式、受力性能与普通平地隔震结构体系有很大的不同。为了研究基础隔震山地掉层结构的抗连续倒塌性能,首先对一榀4跨3层平面框架拟静力试验进行数值模拟并验证了LSDYNA纤维单元模型的可靠性,根据中国规范设计了6个基础隔震掉层体系框架和1个普通平地隔震结构,基于拆除构件法对剩余结构进行抗倒塌性能研究,得到其荷载系数与失效点竖向位移曲线。研究结果表明,拆除下接地角柱(支座)、上接地角柱时,平地隔震结构的抗倒塌能力大于掉层隔震结构;拆除上接地支座时,平地隔震结构的抗倒塌能力弱于掉层隔震结构;隔震山地掉层框架结构邻近坎下边支座(底层柱)失效跨的抗力机制要滞后于上接地跨的抗力机制,可为基础隔震山地掉层框架结构的抗连续性倒塌设计提供参考。

重庆某山地掉层建筑边坡支挡及结构设计

掉层建筑因不等高基础嵌固的存在,结构刚度在水平及竖向分布不均匀。同时,受到边坡岩土性质、边坡高度、边坡支挡形式和结构接地类型等因素的影响,掉层结构的受力与变形特点、动力响应特征等与常规建筑结构存在较大差异。以某山地掉层剪力墙结构为例,从设计理论依据、荷载取值、结构布置、抗震验算、抗震构造、边坡支挡、基础与主体设计等方面对掉层结构的设计方法进行了简要介绍。通过对掉层结构不规则性特点和震害特征分析,对其设计要点进行了总结,可为类似项目提供一定的借鉴。

掉层RC框架结构基于典型失效模式的失效概率评估

结构失效模式决定了结构在强震下的抗震性能。该文采用基于可靠度理论的割集方法,对掉层框架结构地震作用下的典型失效模型的失效概率进行评估,并与规则框架结构进行对比,分析了掉层框架结构失效模式的特点。结果表明:掉层框架结构的柱极限剪切失效模式年平均发生概率高于规则结构,且掉层框架结构存在剪切破坏先于弯曲破坏的风险,应采取适当加强措施以满足"强剪弱弯"的设计原则;对掉层结构进行基于年平均概率的柱剪力增大系数分析,建议对掉层结构上接地柱进行抗剪承载力设计时,采用抗震等级提高一级所对应的剪力增大系数,且上接地柱全柱段箍筋应加密布置。