Application Analysis of Strengthened Story in Frame-Core Structures

Lateral deflection formulas are presented for analysis of the strengthened story applied to flame-core structures. For the framecore structures with top outriggers and with middle outriggers, the relationship between stiffness characteristic parameters of frame and outriggers and the top drift of structures under different loads is analyzed. It is indicated that when stiffness characteristic parameter of frame is large, outrigger efficiency for top drift reduction is low, and the mutation of internal forces occurs; when the stiffness characteristic parameter of frame is less than 3, installing the strengthened story is advantageous to frame-core structures.

框架承担倾覆力矩的合理计算方法

为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。

乌兹别克斯坦9度区某超高层建筑结构设计与优化

对于9度设防地区的超高层建筑,其结构设计基本由地震作用控制,因此抗震设计尤为重要。建筑消能减震技术可在提高结构地震安全储备的同时,降低整体工程造价,是结构优化设计的有效措施。对位于9度区的超高层建筑进行了结构方案选型对比、结构方案优化、减震设计方案比选、剪力墙内嵌钢板优化。结果显示,钢骨混凝土框架⁃核心筒方案相对于钢框架⁃支撑方案具备更高的成本优势;框架⁃核心筒方案可通过精细化设计作进一步优化;在此基础上,对钢骨混凝土框架⁃核心筒方案采用两种消能减震方案进行比选,结果表明,采用黏滞阻尼器方案的结构抗震性能明显优于采用黏滞阻尼墙方案;最后通过增大剪力墙竖向分布钢筋配筋率,对低区核心筒墙肢中的内嵌钢板进行了优化。

设有叠合柱的局部错层RC框架结构地震易损性分析

为研究某一设有叠合柱的局部错层钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构在近断层和远场地震作用下的破坏概率,自定义钢管混凝土叠合柱塑性铰参数,并与试验对比验证塑性铰参数的有效性。采用SAP2000建立非线性分析模型,选取近断层和远场地震波共22条,分别以地震峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)和最大层间位移角作为地震动强度指标和结构性能指标,基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)结果和点估计函数对错层框架结构进行易损性分析。结果表明:对于远场地震动,结构满足“三水准”抗震设防要求,在罕遇地震下超越防止倒塌极限状态的概率仅为0.24%;结构在近断层多遇地震下仍能满足“小震不坏”的设计要求,设防地震下结构超越修复后使用极限状态的概率为53.63%,发生中等破坏的概率较大,罕遇地震下结构达到倒塌极限状态的概率为5.37%,较远场地震作用破坏更为严重。研究结果可为错层框架结构的设计和地震风险评估提供参考。

框架-分布双段摇摆芯筒-核心筒体系调谐减震机理及性能研究

为了减小传统框架-核心筒(FCT)结构体系筒体围合面积,进一步提高结构的经济性,提出框架-分布芯筒-核心筒(FDCT)高层结构体系;将分布芯筒与摇摆体系相结合形成框架-分布摇摆芯筒-核心筒(FDRCT)结构体系,旨在控制结构的变形模式。为了降低高阶振型对高层结构的不利影响,进一步提出具有调谐减震性能的框架-分布双段摇摆芯筒-核心筒(FDBRCT)结构体系。建立各结构的动力学模型和方程,并进行平稳随机振动分析,初步证明FDBRCT结构可以更为有效地降低结构的动力响应。对比FCT,FDCT,FDRCT以及FDBRCT结构的时程分析结果,FDCT结构由于刚度被削弱导致抗震能力下降,FDRCT改善了结构变形的不均匀程度,上部楼层加速度有所减小但顶层位移会增大。相较于FDRCT结构,FDBRCT结构的层间位移角最大值明显减小,变形更加均匀,适当降低了顶层位移响应以及内力需求,具备调谐能力的分布双段摇摆芯筒使FDBRCT结构在提高经济性的同时兼具更为优越的抗震、减震性能。

高烈度区框-筒结构组合减隔震抗震性能研究

随着社会经济发展,我国高层建筑数量与日俱增,减震、隔震技术逐渐在高层结构中应用,并且提出了减震、隔震装置联合使用的新型组合减隔震技术。本文为研究高层组合减隔震结构中阻尼器布置位置对隔震效果的影响,针对高烈度区某框架-核心筒结构采取传统抗震、隔震、隔震-隔震层减震和隔震-非隔震层减震4种抗震方案,并选取7条地震波,通过Perform-3D软件对其分别进行罕遇地震和极罕遇地震下的弹塑性时程分析。对比结构宏观指标发现:相比隔震结构,组合减隔震结构能有效降低地震响应;黏滞阻尼器设置在非隔震层的组合减隔震结构抗震效果最佳,提高了结构安全度。

爆炸载荷作用下金属管芯夹芯板的动态响应与吸能机理研究

制备简单,价格低廉,能产生显著塑性变形的薄壁金属管芯夹芯结构在抗爆炸冲击防护领域具有广泛的应用前景。该文设计了具有面板几何非对称和芯材横向密度梯度分布的新型金属管芯夹芯板,采用数值模拟的方法对其爆炸冲击响应和能量吸收机理进行了研究。获得了金属管芯夹芯板的动态响应过程与特征,讨论了起爆高度,炸药质量,面板质量分布,芯材横向密度梯度分布对变形和能量吸收的影响。研究结果表明:金属管芯夹芯板的爆炸冲击响应过程可以分为三个阶段——芯层压缩、整体变形和弹性变形恢复;随着炸药质量的增加,起爆高度的降低,金属管芯夹芯板的后面板中心位移增加,芯层能量吸收占比下降;适当增加前、后面板厚度比和采用管芯密度正梯度分布的金属管芯夹芯板能更好地分散爆炸冲击波,提升芯层变形吸能效率,获得更好的抗爆效果。

深圳朗峻广场项目复杂高层结构设计

朗峻广场项目是多个整体建筑体块错落叠合而成的复杂建筑,其造型独特,具有45m跨度刚性连接连体、斜撑转换、竖向构件收进和大悬挑等特征,结构采用框架-多筒体剪力墙体系。阐述了刚性连体构成、转换结构的设计选型与思路,重点介绍了筒体剪力墙墙肢的关键设计要点。此外,根据项目特点确定结构的性能目标,提出了小震设计参数结果的合理提取方法和中震的设计原则,复核结构在大震下的抗震性能并根据结果采取适宜的抗震措施。结果表明本工程结构具有较好的抗震性能,采用的设计方法可行。

徐州中央国际广场东塔核心筒斜墙收进结构设计

随着楼层的升高,建筑功能发生变化,建筑设计对核心筒尺寸有了缩小的的需求。根据已有工程经验,存在几种常见的缩小核心筒尺寸的方法,徐州中央国际广场东塔采用斜墙的方式实现核心筒内收。该方式使结构及相关构件的受力性能具有一定的特殊性,结构设计中采取了有针对性的结构布置,并且对相关构件的受力性能进行研究,主要包括楼板、楼面梁、扶壁墙以及核心筒外墙的墙肢和连梁等,同时根据受力性能提出相关构件和结构的设计方法。结果表明:经过合理的设计,采用斜墙收进的核心筒结构在抗侧刚度、变形等指标以及罕遇地震作用下的抗震性能均能满足要求,说明斜墙收进是一种合理的结构处理方式。

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构的减震研究

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构很好地解决了传统双重抗侧体系由于节点焊接而带来的系列问题,但不可避免地对结构抗震性能产生影响,因此,亟需针对此类结构的消能减震研究。本文以30层梁端铰接的钢管混凝土柱-混凝土核心筒结构为研究对象,通过引入不同构造形式的消能黏滞阻尼伸臂形成减震层,利用OpenSees有限元软件对结构进行弹塑性时程分析,优选出最佳构造形式,并据此对比设置一道及两道减震层时,结构在罕遇地震下减震性能及黏滞阻尼器的阻尼系数和速度指数变化对设置一道减震层结构抗震性能的影响分析。研究结果表明:竖向斜撑型减震层对结构顶点位移、层间位移角、基底剪力的控制效果及自身的耗能效果最佳,而两道减震层结构的综合性能要略优于一道减震层结构,但一道减震层结构对减震层位置变化更敏感,且当减震层位于结构1/3 H层高时减震效果最佳;阻尼系数与速度指数过大或过小均会对结构产生不利影响,而速度指数能有效降低结构的层间位移角,但应注意所带来的位移突变和基底剪力增大问题。

SRPE管-混凝土-钢双壁空心短柱轴压性能试验研究

针对西部盐渍土地区钢筋混凝土桥柱的腐蚀问题,提出“SRPE管-混凝土-钢双壁空心柱”。为研究其轴心受压力学性能,设计制作了6根SRPE管-混凝土-钢双壁空心短柱并进行轴压试验,获得了试件的破坏形态和荷载-位移曲线,进而分析了SRPE管压力等级、空心率和钢管径厚比对试件轴心受压力学性能的影响规律。研究结果表明:试件的破坏形态为中下部剪切破坏;试件极限承载力随SRPE管压力等级提高而增大,随空心率和钢管径厚比增大而减小,且空心率影响大于钢管径厚比。最后给出了SRPE管-混凝土-钢双壁空心短柱的轴心受压承载力计算式,计算结果与试验值吻合良好。

长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响

长周期地震动因含有丰富的低频成分易使(超)高层建筑等长周期结构发生严重震害。SRC(steel reinforced concrete)框架-RC(reinforced concrete)核心筒混合结构作为广泛应用于高烈度区的双重抗侧力结构体系,确保其强震下的协同工作是实现多道抗震防线,形成合理破坏模式的关键。该文通过与普通地震动对比,阐明了远场长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响规律,并基于谐振激励下的结构动力分析模型及经验模态分解初步揭示了其内在机理。算例分析结果表明:受低频特性影响,远场长周期地震动作用下结构框架剪力分担率与底层倾覆力矩占比明显大于普通地震动,最大框架剪力分担率所在楼层与普通地震动相比出现下移,且当峰值加速度增至400 gal时,SRC框架中下部楼层剪力分担率超过40%,底部倾覆力矩占比超过70%,按照现行规范设计的SRC框架将难以保证远场长周期地震动作用下结构的抗震安全;激励频率对于SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响与振型参与方式有关,低频激励(周期为0.5倍~2.0倍结构基本周期)下结构响应主要受低阶振型主导;远场长周期地震动的卓越分量是导致框架剪力分担率增大的原因。

带双槽钢腹板螺栓连接可更换耗能梁段的钢框筒子结构抗震性能研究

由于现有的钢框筒结构(SFTS)存在延性和耗能差的问题而导致该结构抗震性能不足,并且该结构还存在震后修复困难的问题,提出了带可更换耗能梁段的钢框筒结构(SFTS-SL),耗能梁段采用双槽钢腹板螺栓连接的形式.在SFTS-SL中,双槽钢截面可更换耗能梁段布置于裙梁的跨中,在地震作用下以通过耗能梁段的剪切变形耗散地震能量.本文设计了SFTS和SFTS-SL结构算例,并从中选取了三个子结构建立了有限元模型,通过非线性数值分析研究其抗震性能.结果显示,与SFTS相比,SFTS-SL在弹性抗侧刚度方面表现相似,但具有更好的延性和耗能能力;SFTS-SL极限承载力略低于SFTS;SFTS-SL能够将塑性变形集中于可更换的耗能梁段,而其余构件基本处于弹性状态,有利于震后结构功能的快速恢复.

双塔连体建筑结构健康监测及抗震安全预警管理研究

以扬州建工科技园工程项目为研究对象,利用传感器技术、5G通信技术等,基于神经网络的人工智能算法,建立结构健康监测及抗震安全预警管理系统。该系统能够实现对建筑结构的实时、远程监测,并能够在地震到达建筑前对结构的安全性做出准确预判的目标,为结构应急响应决策提供依据,保障人民生命和财产安全,对于同类型的工程具有一定的参考价值。

带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构的结构影响系数和位移放大系数研究

在传统钢框筒结构的部分裙梁跨中处设置LYP225低屈服点钢耗能梁段,其余构件采用Q460高强度钢材,提出带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构(HSS-FTS-LSL)。在地震作用下耗能梁段发生剪切屈服耗散地震能量,梁、柱等构件由于采用高强钢从而保持弹性或部分进入塑性阶段。为了研究HSS-FTS-LSL的结构影响系数和位移放大系数,以楼层数、耗能梁段长度及布置方式为变量,按照我国规范设计了3组共8个HSS-FTS-LSL算例,并且考虑高阶振型的影响,采用分布侧向力调整法对各算例进行了Pushover分析,基于改进的能力谱法计算了8个算例的结构影响系数和位移放大系数,分析了结构层数、耗能梁段长度及布置方式对结构性能系数的影响并给出了建议取值。最后,根据提出的HSS-FTS-LSL抗震设计反应谱对其中一个结构算例进行重设计,并对重设计前后两个算例结构进行弹塑性分析,对比了二者的抗震性能以及用钢量,验证了本文提出的HSS-FTS-LSL结构影响系数建议值的合理性。

超高层办公楼多变核心筒结构铝模板体系施工技术研究

传统钢大模、钢框木模因相对落后的工艺及其自身质量大、应用繁杂的缺点,逐步处于被淘汰的边缘,而混凝土成形质量高、组装灵活轻便、质量轻的铝模成为更优的替代品。传统住宅为提高施工速度通常以标准楼层为主,给铝合金模板技术的实际应用发展提供了坚实的实践平台。而超高层建筑由于与住宅结构形式上的差别,以及自身在不同楼层所担当的功能不同,使得铝模在拼装及配模上需要投入更多的技术研究。以超高层建筑为案例,具体分析铝模在多变核心筒结构施工过程中的技术应用。

某超限高层办公楼结构设计与分析

某超高层办公楼主体高度约200m,框架-核心筒结构,存在4项不规则项,属于超B级高度的超限高层建筑。文中着重介绍了超限情况、性能目标,对跃层柱、斜柱、平面连接薄弱处楼板等关键部位采用有限元软件补充计算分析,采取相应加强措施后保证结构具有较好的抗震性能。对同类建筑的结构设计具有一定的借鉴意义。

扭转型结构竖向地震作用分析

对于高层建筑,只有处于9度抗震设防区时才需要考虑竖向地震作用。新出现的扭转型结构因柱倾斜,竖向地震作用二阶效应大,对结构不利。目前关于此类结构竖向地震作用研究较少,本文设计8度(0.3g)区扭转型和非扭转型结构及9度区非扭转型结构,对结构进行时程分析,比较结构竖向地震作用构件内力和位移反应。结果表明:竖向地震作用对扭转型结构楼层侧移、层间位移角和梁跨中弯矩增大作用较显著;在8度(0.3g)区,每层扭转2°结构大震下有一半的参数增幅超过9度区非扭结构;每层扭转5°结构小震、中震和大震下都有一半的参数增幅超过9度区非扭结构,表明在8度(0.3g)区,每层扭转2°结构设计时仅大震作用下要考虑竖向地震,而每层扭转5°结构小震和大震作用下都要考虑竖向地震作用。

金阳河特大桥超高桥墩设计关键技术

金阳河特大桥主桥为(106+2×200+115+40)m连续刚构桥,位于高山峡谷地带,桥址处50年超越概率10%地震烈度7.7度,5~7号主墩分别高113、196、182 m。针对横桥向抗震响应突出且墩高差异大的特点,主墩采用钢管混凝土组合墩,对墩高较大的6号、7号主墩横桥向双侧放坡,各主墩顺桥向尺寸保持恒定以方便施工,梁端设置粘滞阻尼器以实现顺桥向耗能减震;各主墩刚度经匹配设计,控制截面的地震响应达到合理比例。主墩为外包混凝土的四肢钢管混凝土柱及柱间腹板形成的箱形构造,竖向每间隔12 m设置1道钢筋混凝土横隔板;墩梁固结采用钢管混凝土柱置于主梁0号块腹板外侧的连接构造,钢管混凝土柱与承台连接采用承压板+PBL剪力键的构造。大桥整体结构计算结果表明:持久状况和E2地震作用下,钢管混凝土组合墩满足承载能力极限状态要求,主墩墩顶水平位移小于规范规定的变形容许值。主墩施工先安装钢管骨架,再采用液压爬模工艺施工钢管外包层和柱间腹板,研发了多点同步重型提升系统代替大型塔吊,以降低高空作业安全风险,节省施工费用。

出版大厦框架-双核心筒结构设计及关键问题研究

出版大厦为框架-双核心筒结构体系,采用YJK、ETABS软件对主体结构进行整体计算对比分析。为了满足建筑功能,针对结构的局部转换提出了3种解决方案,并分别通过有限元软件ABAQUS进行转换区3层框架力学性能分析。结果表明:结构在风荷载或地震作用下,主体结构不仅具有很好的抗震性能,而且能满足较好的经济性;局部转换最终采取斜柱转换方案;斜柱转换在竖向荷载的作用下,受力更加均匀,减少了结构节点区域的应力集中现象;在竖向荷载和水平荷载的共同作用下,由于斜柱对框支柱的支撑作用,转换结构的压应力区域由框支柱与水平梁连接处转移到斜柱与框支柱连接处,使整体性更加稳定,为项目结构设计方案选择决策提供参考。