极罕遇地震下单跨框架结构倒塌破坏机理研究

随着第五代GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》中极罕遇地震概念的提出,有必要探讨在极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理。利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对单跨框架结构在极罕遇地震作用下的倒塌过程进行模拟,通过合理选取参数和模型,再现单跨框架结构倒塌破坏的全过程,揭示极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理,为既有单跨框架结构的鉴定与加固提供理论依据。结果显示:在极罕遇地震作用下与多跨结构相比单跨框架结构抗震防线单薄,结构冗余度不足,且结构底层柱端出现塑性铰是引起单跨结构倒塌的主要原因。

厂房建筑功能改造中的结构设计研究

近几年,国家对城市更新高度重视。为更好地响应国家政策,积累旧厂房建筑功能改造中的结构设计经验,以某展厅改造项目为例,研究了旧厂房在建筑功能改造中面临的结构设计难题。该项目原为1978年建成的单层单跨混凝土排架结构厂房,中间经过多次改造成带插层混凝土框架结构,现计划改造为大挑空展厅和部分功能用房。因此,改造过程中主要难点有:原有结构的抗震性能不足、结构体系复杂,以及多次改造带来的不确定性;需在满足抗震要求的同时保留原始幕墙。为解决这些问题,采用了增设斜撑恢复原结构体系、模型试算、加固方案的确定、详细的拆除和施工顺序制定,以及具体加固节点做法,显著提高了旧厂房的结构稳定性和抗震性能,确保改造后的建筑功能满足使用要求,可为类似旧厂房建筑功能的改造提供参考。

单层大跨钢结构厂房施工技术及要点分析

针对单层大跨钢结构厂房施工工艺复杂、结构安装难度大等问题,结合项目实例对施工难点展开分析,从高空对接平台设计、吊具选择和钢柱对接精度控制等方面提出解决钢柱安装难题的技术方案。通过掌握格构柱、屋面梁和网架施工技术要点,最终工程一次性通过验收。

中小学建筑结构设计与优化研究

文章结合工程实例,总结出中小学学校结构设计的要点。合理设置结构缝可以减少温度应力对结构的影响,减少结构平面不规则现象。空中连廊可采用钢-混凝土组合结构,较大跨度的空中连廊还需要进行楼盖振动舒适度分析。屋盖与下部结构铰接的风雨操场应按竖向框排架结构进行设计,风雨操场的顶层柱应根据屋面结构平面内刚度、屋面结构与柱的连接方式,选择合理的边界条件进行分析设计。

单跨RC框架结构的抗震倒塌能力分析

学校建筑中的连廊经常使用单跨框架结构,而关于单跨框架结构的抗震倒塌能力定量评价较少。按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)设计了17个连廊框架模型,分别进行基于动力增量分析方法的倒塌易损性分析,用倒塌概率和安全储备系数定量评价各模型的抗震倒塌能力。结果显示,相比同层数的双跨框架结构,本例单跨框架结构的抗震倒塌能力冗余度高;1层乙类单跨框架结构,通过提高一度采取抗震措施或提高一度计算地震作用均能提高结构的抗震倒塌能力,使结构倒塌概率在可接受的范围,且提高一度计算地震作用比提高一度采取抗震措施更能提高结构的抗震倒塌能力;提高框架梁的抗震性能对提高结构抗震倒塌能力作用很小,而提高框架柱的抗震性能能较大地提高结构抗震倒塌能力;用安全储备系数归一条件下的造价来评价,提高框架柱抗震性能比提高一度采取抗震措施更经济。

南京某小学砖混结构加固改造问题研究

根据城市更新政策要求,南京某小学砖混结构需要进行加固改造。结合改扩建要求,本工程通过设结构缝,对部分结构单体进行了划分,同时对单跨框架采取性能化设计方法。考虑建筑使用功能、工期和造价等因素,本工程墙体采用高延性混凝土加固方案,局部增设高延性混凝土组合构造柱,该方案对原结构预制板和基础的影响也较小。花篮梁采取外粘钢板加固方案及增大截面加固方案,预制空心楼板设置钢筋混凝土叠合层增强整体性,屋面板采用粘贴碳纤维布方式进行加固。由此,通过采取合理的加固方案保证加固改造后的结构具有良好的抗震性能。

仑峰小学综合楼加固方案优选及工程质量管控

以仑峰小学综合楼加固项目为背景,对重点设防类别下的单跨框架结构进行加固,通过结构安全、经济成本、施工技术及可行性、社会效应四个方面,优选出性价比较高的加固设计方案,同时,深入探讨了加固工程施工质量常见问题,并对加固施工过程质量安全进行全面管控,较好地实现了既定加固意图,达到预期的质量目标,具有优越的经济性,可为此类项目提供借鉴。

消能立柱加固单跨框架结构原理与效果分析

针对单跨框架结构提出一种消能立柱加固方案,介绍其构造形式及加固原理,并结合某5层单跨框架结构教学楼的工程算例,采用ETABS和PERFORM-3D分别对原结构及消能立柱加固结构进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,并对消能立柱中钢柱与剪切钢板阻尼器的刚度比、对结构的附加刚度比进行罕遇地震作用下的参数分析。结果表明:1消能立柱加固单跨框架结构的加固原理明确、可行,具有良好的加固效果;2多遇地震作用下,消能立柱加固增大了结构的抗侧刚度、冗余度及抗震防线,可有效控制原结构的层间位移角以满足规范要求;罕遇地震作用下,消能立柱可有效控制单跨框架结构的整体倒塌破坏,实现了"强柱弱梁"的设计要求;3消能立柱中的钢柱与剪切钢板阻尼器的刚度比宜取2或3;4消能立柱对结构的附加刚度比建议选取1~1.5之间。

单跨框架结构多层工业厂房的抗震设计探讨

以汇能煤矿筛分破碎车间的抗震设计为例,介绍了抗震类别和结构方案的确定,并根据多层工业厂房单跨框架结构适用的抗震设计规定,指出可以通过控制轴压比、采用箍筋闪光对焊技术及设置芯柱等措施,以提高多层单跨钢筋混凝土框架结构工业厂房的抗震性能及防倒塌能力。

几种单跨框架结构抗震加固方法的比较

增设框架柱、屈曲约束支撑和剪力墙是常见的加固单跨框架结构的方法。本文以一栋典型的单跨框架教学楼为例,基于Midas/gen的反应谱分析和静力弹塑性分析,比较了这3种加固方法对结构抗震性能的影响。

单跨框架结构的减震加固技术研究

单跨框架结构的减震加固技术对于提高原框架结构的抗震性能、减小加固工程量和降低施工复杂性具有重要意义。文章通过设置防屈曲支撑（ BRB）使单跨结构改变为框架—耗能支撑减震结构，从而减小原框架承担的地震效应的研究，阐明了单跨框架结构减震加固的基本原理，提出了耗能减震加固设计的准则，并对减震加固的工程实例进行了分析。结果表明：减震加固后，小震作用下的层间位移和由框架柱承担的地震剪力为加固前的30%~40%，罕遇地震作用下为25%~45%；BRB率先进入塑性变形，是整个结构的第一道地震防线；单跨框架结构采用BRB做减震加固，可有效提高结构的抗震性能。

单跨框架改多跨框架结构的抗震性能分析

通过在单跨框架结构教学楼的走廊外端增设框架柱形成连续框架,可以增加超静定次数并提高抗震性能。但在这类结构的实际加固设计中,由于原结构体系的变形以及传力路径已基本完成并稳定,改造形成的连续框架与一次建设形成的连续框架的受力形式在整体性能以及构件内力上均有区别,引起两种连续框架的抗震性能也有所不同。通过对某工程的动力弹塑性时程分析,研究了加固设计中竖向荷载分担对增跨加固框架抗震性能计算结果的影响。研究发现不考虑原框架柱的实际受力状态的改造设计会导致顶点最大位移计算偏小、罕遇地震下弹塑性层间位移角计算偏小的不利结果,高估了结构整体“大震不倒”的能力。

用力法求解具有跨变的单层铰接排架结构

纺织工业厂房多数采用锯齿形排架结构 。

某中学体育馆抗震加固设计与分析

“汶川地震”中校舍大面积倒塌,大量学生遇难,国家非常关心校舍安全问题,在全国范围开展了中小学校舍安全工程(简称“校安工程”)。“校安工程”的目标是:在全国中小学校开展抗震加固、提高综合防灾能力建设,使学校校舍达到重点设防类抗震设防标准。文章对某中学框架结构体育馆的抗震加固设计进行了介绍与分析,可为今后类似工程提供一些参考。

半刚性连接钢框架整体结构屈曲荷载计算模型

在综合考虑梁柱任意半刚性连接及弹性支撑特性的基础上,建立了单层多跨平面钢框架结构整体失稳的线弹性屈曲荷载的解析计算模型,并同时考虑了所有柱脚的半刚性特征,使模型的适用范围更为广泛.本模型中的半刚性连接特性通过在所有梁柱连接处设置虚拟约束弹簧实现,弹性支撑则通过在柱顶引入具有任意刚度参数的水平弹簧实现.基于上述的基本模型,通过对所有构件建立失稳状态的控制方程并引入相应的连续性条件和边界条件,建立了平面单层任意多跨框架结构整体失稳的临界荷载解析计算方法,并研制了相应的计算程序.分析结果表明,半刚性连接特性和水平支撑效应对框架结构整体稳定性的影响极为显著,而且作用于多跨框架结构柱顶竖向荷载的分布特征对结构的整体稳定性有不可忽视的影响.另外,结构的支撑刚度及节点的半刚性连接特性对单层框架整体稳定性的影响具有明显的界限性和区间效应,对此需进一步开展深入研究。

几种单跨框架结构设计方案的比较

结合单跨连廊框架实际工程,采用PKPM系列软件的SATWE软件,对设置框架柱、设置剪力墙和设置钢斜撑的单跨框架结构方案进行了分析比较,分析表明:采用设置钢斜撑的单跨框架不仅能满足建筑立面的要求,且能改善单跨框架的受力性能,是一种比较合理的结构方案。

某单跨框架结构抗震加固方案

针对某单跨框架结构抗震承载力和构造不足的问题,进行了几种加固方案的对比,确定增设支撑加固方案。考虑二次受力和不考虑二次受力的竖向荷载作用的内力分析结果表明,两种方法计算内力相差较大,实际工程中采用考虑二次受力是必要的。在分析支撑位置和截面尺寸对结构内力、周期、侧移影响规律基础上,确定了支撑的设计参数。

低烈度区单跨框架结构基于性能的抗震加固设计

在城市更新过程中,不可避免地需要对既有老旧建筑进行抗震加固。对低烈度区的多层框架结构,地震作用往往不起控制作用,依据高强度低延性的抗震原则,可采用基于性能的抗震加固设计方法,根据对结构抗震性能的评估采取相应的抗震加固措施。本文以某低烈度区多层单跨框架建筑改造工程为例,对其结构进行鉴定分析和承载力加固设计,并在此基础上进行基于性能的抗震加固设计;根据结构体系的特点,补充了结构的稳定性分析,以此评估结构抗倒塌性能;制定结构的抗震性能目标,进行了不同地震动水准下的性能分析和抗震性能评估。相比常规抗震加固设计,本工程采用基于性能的抗震加固方法,仅需采用较少的抗震加固措施,即可满足结构的抗倒塌和抗震性能,经济效益明显。

基于BIM的某城市展馆结构设计

通过BIM的运用,解决了复杂造型难以用传统设计准确表达的问题,同时将施工阶段可能遇到的问题最大程度地在设计阶段解决,保证结构主体满足建筑造型及使用功能。

提高单跨框架结构抗震性能的几种方法

单跨框架结构冗余度小,在地震中很容易形成机构并发生倒塌破坏,故在设计中应增加延性,提高其抗震性能。结合实际工程,以一工业厂房附属用房中的单跨框架结构为例,对比分析了加强抗震措施、中震弹性设计与中震不屈服设计、对结构重要部位进行包络设计三种提升结构综合抗震性能的方法。结果表明,可通过提高抗震等级和抗震构造措施以及对结构重要部位进行包络设计来有效提高结构抗震性能,对关键构件进行中震抗震设计能保证其具有较好的延性,但建筑物的整体造价会有所提高。