基于性能的既有钢筋混凝土建筑结构抗震评估与加固技术研究

根据我国现行的建筑结构抗震规范,无论是新建建筑结构的抗震设计还是既有建筑结构的抗震评估与加固,均通过小震弹性承载力计算+抗震延性构造措施来达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标(对于不规则且具有明显薄弱部位的建筑结构还需要进行罕遇地震作用下的弹塑性层间变形验算)。对于抗震延性构造措施不满足现行规范的既有建筑结构的评估、改建、扩建,如果仅通过小震弹性的承载力计算,显然无法达到"大震不倒"的目标。本文通过引入国际上先进的基于性能的结构抗震思想,以结构层间位移和结构构件变形作为性能目标,从定量上解决了既有钢筋混凝土建筑结构的抗震评估与加固问题。

基于OpenSEES的剪力墙低周往复试验的数值分析

为了解不同构造剪力墙的抗震性能,以广州花园酒店的框支剪力墙结构为研究对象,对不同配筋与构造的剪力墙进行了低周往复试验,并采用多竖向弹簧单元(MVLEM),通过二次开发编制了基于OpenSEES的剪力墙结构分析程序SWNA,通过SWNA对剪力墙结构进行低周往复试验数值模拟.结果表明:该数值方法能够较好地从宏观上模拟剪力墙的弹塑性行为,包括中和轴移动、剪切变形、局部塑性状态及破坏机制等;MVLEM单元可以通过比较少的自由度模拟剪力墙结构,比微观单元节省大量计算时间,适用于高层建筑结构的整体弹塑性分析及基于性能的抗震评定.

基于性能的设计方法在超限高层建筑结构设计中的应用研究

针对超限高层建筑结构抗震设计,提出了基于性能设计方法的性能目标,通过结构在小震、中震、大震作用下的弹性、弹塑性静力和动力时程分析,对三水准地震作用下结构构件进行了承载力定量分析。从理论上证明了结构性能可以达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标,同时进行了1∶20模型的结构振动台试验,确证了实际结构设计的安全性。

广州花园酒店“白金五星级酒店”结构改造基于性能的可行性研究

广州花园酒店原结构及改造后结构均不满足我国现行规范的抗震构造要求。本文依据基于性能的抗震设计思想,提出结构宏观上的层间位移角目标和微观上的结构构件变形及损伤目标,采用PKPM系列2005年版SATWE和ETABS 9.0中文版进行结构弹性分析,采用PKPM系列EPDA和美国Buffalo大学的IDARC 2D 6.0进行弹塑性静力推覆分析和弹塑性动力时程分析,并采用TNO公司的DIANA8.0进行单榀剪力墙的极限承载力分析,研究结构是否满足设定的整体及结构构件性能目标要求,确保改造后的结构达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的要求。

广州市档案馆新馆档案库房耗能减震设计

广州市档案馆新馆档案库房采用钢筋混凝土框架+粘滞耗能支撑(局部无梁楼盖)结构,通过粘滞耗能支撑耗散地震输入结构的能量,降低结构的地震反应。文中引入基于性能的抗震设计方法,利用快速非线性时程分析手段进行结构分析,结果表明增设粘滞耗能支撑能较易满足高性能目标的要求,大幅提高结构的抗震安全储备。

基于风洞试验的超高层建筑结构风振时程分析

目前超高层建筑结构风振分析常采用的是规范的简化理论方法和基于风洞试验方法频域方法,随着结构体型的复杂化或周边建筑对风场有明显干扰时,进行结构风振时程分析是更为简单直接有效的方法。本文通过编程实现生成风洞试验中风荷载时程数据并导入有限元分析软件进行结构的时程分析,获得整体结构位移、内力以及加速度时程等重要数据,为规范方法不适用的超高层建筑结构风振响应分析及舒适度评估提供了可行的方法。

设计方牵头EPC项目的实践与探讨

结合广东省建科建筑设计院开展的8个项目,介绍设计方牵头的EPC项目开展情况以及在组织、经济、管理、技术及党建等多方面采取的针对性措施。然后分析设计方牵头的EPC项目实践中遇到的问题及其相应的对策和建议,供同行参考。

广州珠江新城某地块桩基持力层“夹层风化”的处理方法

针对广州珠江新城地区经常遇到的桩基持力层"夹层风化"的处理方法进行探讨,结合工程实例给出了基岩"夹层风化"的验算计算方法。实践证明,在桩基持力层厚度不满足规范要求(桩底以下完整基岩厚度不小于3D)的情况下,只要复核"夹层风化"中软弱夹层的承载力满足原桩端设计承载力需求,即可满足工程安全,大大降低施工难度、节约工期,带来较大的经济效益,对类似工程有参考意义。

基于纤维模型的超高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析

基于纤维模型理论,利用PERFORM-3D软件实现了复杂超高层建筑结构的弹塑性时程分析并进行构件变形性能评估。针对PERFORM-3D建立高层结构模型的复杂性,开发了其前处理程序ETP,使之能够方便准确地建立弹塑性模型。分析表明,基于纤维模型的整体结构弹塑性分析法高效可行,不但宏观上可得到结构整体响应,而且微观上可得到构件的内力及变形和纤维的应力及应变。通过工程实例,得到整体结构响应、构件的变形及结构能量耗散情况,可用于研究按我国现行规范设计的超高层混凝土结构在罕遇地震作用下的非线性变形及受力特点。

中洲中心二期结构抗震性能分析

中洲中心二期工程结构由相距120m的2个高86.5m的主塔楼和上下2个连廊组成,高空连廊跨度为120m,低空连廊跨度为90m。主塔楼采用带粘滞阻尼器的钢筋混凝土框架剪力墙结构,高空连廊采用带粘滞阻尼器的钢桁架结构,低空连廊采用纯钢桁架结构。该结构体形特殊、存在大跨度连体、刚度不连续等多项超限,结构的地震响应复杂。在小震和中震弹性分析基础上,采用基于纤维模型理论的PERFORM-3D软件对塔楼结构进行静力弹塑性分析,对整体结构进行大震作用下弹塑性时程分析。并参考美国基于性能抗震规程ASCE-41制定构件变形性能指标,对构件的变形响应进行评估。小震和中震作用下的结构弹性分析表明,结构与构件均满足我国现行抗震规范要求。静力弹塑性分析结果与整体结构大震弹性算得的基底剪力作对比,结果表明塔楼结构具有很好的抗侧性能。弹性分析以及弹塑性分析的计算结果对比表明分析结果合理,设置了粘滞阻尼器以后,构件非线性损伤减小,整体结构及构件满足既定的变形性能目标,且验证了设置阻尼器对结构抗震性能有着显著的提高效果。

框支剪力墙结构楼层侧向刚度比值初探

针对现行规范关于框支剪力墙结构设计中楼层侧向刚度控制准则的局限性,从理想化悬臂杆件的抗侧刚度和变形出发,提出高层建筑转换层结构底部刚度的需求应使结构的变形与理想化悬臂杆件的变形接近;通过经典力学原理推导出上述理想杆件变形曲线,并以此曲线为基准,得出符合此曲线的结构层间位移角,以工程界所熟悉的层间位移角比值作为控制参数反映高层建筑转换层结构的楼层侧向刚度比。进行一系列按不同的楼层刚度控制准则下的典型框支剪力墙结构在地震作用下的弹性及弹塑性性能分析,通过对转换层结构的动力响应和屈服机制进行比较,初步证明该文所提出的楼层侧向刚度控制准则较现行规范更趋合理,可供工程借鉴。

珠海天朗海峰超限高层建筑结构设计

天朗海峰国际中心塔楼采用现浇钢筋混凝土部分框支剪力墙结构。采用基于性能的抗震设计方法,利用承载力与变形验证不同水准下结构与构件的抗震性能,包括小震弹性计算,中震弹性及中震不屈服构件验算,以及罕遇地震下的弹塑性分析。提出了相应的超限设计措施,使结构能够实现预定的性能目标。同时根据工程的风洞试验结果进行风振时程分析,并将分析结果与规范风静力荷载计算得出的结果比较,取较不利者进行抗风设计。

高层建筑基于性能的粘滞耗能支撑结构抗震加固设计

根据我国79系列规范设计的某钢筋混凝土高层建筑,由于使用功能的改变需要对结构进行抗震评估和加固。引入基于性能的抗震评估与加固方法,以结构层间位移和构件承载力需求作为性能目标,通过基于地震加速度记录的非线性快速时程积分(FNA)方法进行结构分析。论证了该既有钢筋混凝土高层建筑在控制加固费用的前提下采用增设粘滞耗能支撑的方法,加固后结构满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标。

中洲二期观光门架结构设计

广州中洲二期观光门工程整体结构属于体型复杂的超限结构。结合结构设计理念,在设计中采用了基于性能的抗震设计方法,利用多种分析手段验证不同水准下结构的抗震性能,包括小震弹性验算、中震弹性及中震不屈服构件验算,以及罕遇地震下的弹塑性时程分析。参考振动台试验,提出合理的结构抗震设计措施。同时,根据工程的风洞试验结果进行不同风向角下的风振时程分析,进行合理的结构抗风设计。还研究了粘滞阻尼器的设置对结构在内力、变形、加速度及能量方面的控制效果。通过以上及结构整体稳定、温度效应、楼板振动等大量计算分析,提出了相应的超限设计措施,使结构能够更好地实现预定的性能目标。

盛德大厦改建工程抗震性能研究

针对广州盛德大厦改建设计后的结构进行抗震性能研究。要求改建设计后的结构满足现行结构规范,故对原已建部分承载力复核并采取相应的加强改造措施,以确保其有足够的抗震能力。改建后的结构设计采用基于性能的抗震设计方法,包括小震弹性计算、中震弹性以及中震不屈服构件验算,以及罕遇地震下的弹塑性分析。利用ETABS和PERFORM-3D分析软件进行了整体结构弹性及弹塑性时程分析和推覆分析,并运用多种分析手段验证不同地震作用下结构的抗震性能,最后校核了桩基础在地震作用下的承载力。

高层建筑转换层结构侧向受力特点及其合理屈服机制

本文针对性地论述了高层建筑转换层结构体系地震作用下的受力及变形特征,并从局部延性与总体延性的关系、塑性层出现后的动力效应、震害及拟动力试验分析、建筑结构平面布置等方面论述高层建筑转换层结构合理的屈服机制。研究结果表明:高层建筑转换层结构设计应保证转换层结构底部有足够的刚度和强度,从而减少不利的侧向力分布,避免结构底部过早屈服,充分地发挥结构整体延性耗能能力,最终形成刚柔并济的多道设防机制。

某地铁上盖建筑结构方案对比及经济性分析

地铁工程往往导致增加兴建于其上工程项目的建设难度及经济代价,设计方应在可行性研究阶段进行必要的结构方案论证及经济性分析,以保证项目在可控的工程预算范围内顺利实施。本文以一工程实例表明:在一定建设规模及地质条件下,采取一定的技术措施后地铁上盖建筑物是可行的;并给出了此类工程可行的结构方案及造价估算,有利于在后续建设工作中选取较低工程造价的建筑方案以满足使用要求,大幅节约成本,对今后类似工程有一定参考价值。