HIC墙板-钢框架结构拟静力试验研究

为研究不同连接方式下中空内模水泥(hollow inner-formwork cement, HIC)墙板-钢框架结构的抗震性能,文章设计了2种内嵌式连接方式。通过对1榀钢结构空框架足尺试件和2榀内嵌HIC墙板的钢框架足尺试件进行拟静力试验,分析不同试件的破坏特征、承载力与变形性能、刚度退化和耗能能力,综合评估该结构的抗震性能。研究表明:内嵌式连接下,HIC墙板-钢框架结构的抗侧刚度提高3.31倍以上,峰值承载力提升29%以上,延性系数达到6.20,最终破坏时的总耗能增加约47%;结构塑性开展过程稳定有序,墙板与钢框架采用“梁上点连接”或“周边线连接”时,结构的破坏模式存在差异,但两者均能提供安全可靠的连接效果。

基于抗震性能的带加强层高层建筑结构优化设计研究

为提高建筑的抗震能力,以某带加强层高层建筑为例,开展建筑结构的优化设计研究。将建筑在地震条件下结构受力情况作为前提条件,根据层间位移角计算加强层结构层的层间位移;综合考虑建筑的功能性、结构等要素,对建筑的抗侧力结构以及加强层中的桁架结构、位置等参数进行选择与设置,实现建筑加强层的优化设计。结果表明,该方法可以提高建筑结构的抗震能力,控制建筑在遭遇地震时的层间位移角。

深大基坑有限跨结构抗侧力的计算分析

中大型基坑工程在应用中心岛方案并施工有限跨结构的过程中会因深大基坑分区开挖工况所限,支撑体系产生不平衡土压力,并以水平侧力的形式通过支撑传递到坑内。对此设计了将水平侧力施加到地下室已建结构体系上,由地下结构的梁板柱和工程桩共同承担的方案。此情况下在近受力端的结构构件将表现出较大的内力和结构变形。因而在水平侧力较大的条件下需要提出切实有效的加强措施提高受力端结构刚度,并将整体受力变形控制在合理范围内。本文以实际工程项目为背景,通过三维数值分析对有限跨结构在深大基坑中的抗水平侧力进行了模拟和讨论,并比选了几种结构加强方案。结果表明,该体系在受力端设计斜撑压杆加强能够有效提高结构抗水平侧力能力。

全框支厚板转换结构振动台试验研究

为研究全框支厚板转换结构在不同地震烈度下的地震响应,按照1∶15的缩尺比制作试验模型进行振动台试验,对试验现象、动力特性和相关地震参数以及结构的应变响应进行了分析对比,确定结构的屈服机制和薄弱部位。结果表明:试验模型总体能较好地模拟结构体系的动力特性,7度小震作用下试验模型未出现裂缝,结构处于弹性阶段;7度中震双向作用下,结构自振频率相比7度中震单向地震作用平均下降25.560%,上部结构微粒混凝土表面开始出现裂缝,下部框支层未发生破坏;大震作用下,上部结构裂缝明显增多,3层剪力墙底部为薄弱部位;试验完成后,试验模型的上部剪力墙结构先于下部框支层屈服进入塑性阶段,下部结构保持完好,全框支层具有较好的抗震性能,并满足标准抗震设防目标。

钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板结构受力性能

为研究钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板装配式结构体系的受力性能,对4榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,测试连接构造的可靠性,研究结构的破坏机理、滞回性能、延性及变形和耗能性能等.采用有限元软件ABAQUS对试验模型进行分析,并在验证有限元模型可靠性的基础上,研究抗侧力墙板与钢梁连接界面的受力性能和传力机理,考察各类连接件承担剪力和弯矩的分布情况以及分配关系.试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板先于钢框架破坏,为结构体系的第1道防线;型钢混凝土墙板与钢梁连接界面上的剪力由型钢与抗剪栓钉共同承担,对于钢筋混凝土墙板,剪力作用主要由抗剪栓钉承担;连接界面上的弯矩作用主要通过型钢(或锚筋)承担拉、压力和混凝土承压来平衡.

超高层建筑锥形体型与结构设计的关系

超高层建筑的高度越来越高,建筑功能逐渐综合化,建筑体型趋向于复杂化,给结构设计带来很大挑战。从超高层建筑锥形体型的发展趋势,对建筑锥形体型与超高层结构设计的关系进行了阐述。首先,锥形体型建筑可以充分利用结构材料,减少建筑物风荷载作用,尤其是横风向动力响应。其次,锥形结构布置可有效提高结构抗侧力体系的效率。再次,锥形结构布置能够提高结构的整体性能,如结构稳定、外部框架结构刚度等。因此,锥形体型是超高层建筑功能与结构优化相结合的产物,也是今后超高层建筑结构设计发展的必然趋势。

水平荷载作用下钢框架-预制混凝土抗侧力墙体装配式结构的简化计算方法

为研究水平荷载作用下钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系(SPW体系)内力和位移的简化计算方法,提出了结构体系的简化计算模型,根据弹性理论建立结构体系的平衡微分方程,提出反映结构侧向刚度的参数λ,结合边界条件求解了在均布侧向荷载、倒三角侧向荷载和顶部集中侧向荷载作用下结构体系的内力与侧向位移计算公式,采用有限元法对简化计算方法的可靠性进行了验证,并进行了误差分析。研究结果表明:有限元分析值与简化计算值较为接近,简化计算方法能够较为准确地计算SPW体系在水平荷载作用下的内力和位移,可靠性较好。

关于航站楼建筑屋盖结构形式发展的总结与展望

笔者在工作中有幸参与了多个机场航站楼的设计,又因工作关系参观了许多机场航站楼。将接触到的这些航站楼进行适当的对比和分类,有利于更清楚地了解和认识航站楼设计的过去与未来。本文分别从屋盖结构和抗侧力结构两方面介绍了不同年代、不同形式的航站楼结构,在总结现有航站楼所采用结构的基础上,展望了未来可能被采用的几种结构形式。相信这种相对完整的总结对今后的设计会有一定的帮助。

与抗震设计有关的结构和构件的分类及结构影响系数

根据近年对延性、阻尼、后期刚度、耗能能力、滞回曲线形状、2阶效应等因素对单自由度体系在地震作用下弹塑性响应影响的分析,提出一个比较完整的面向地震力计算和抗震设计的抗侧力体系、构件、连接节点和截面的分类体系,并与结构影响系数相联系。为与现行的小震地震力概念协调,又能够考虑钢结构延性好,对地震作用的削减更大的特点,引入地震延性调整系数,与结构和构件的分类配套应用。

广义双重抗侧力结构体系的统一位移计算理论

在广义概念上将建筑结构视为由同时考虑弯曲变形、剪切变形的两种子结构组成的双重抗侧力结构体系,提出弹性阶段广义双重结构水平位移的统一的计算方法.子结构单独承受水平外载荷时其内力与变形的关系服从Timoshenko剪切梁基本理论,在子结构协同工作的基础上,采用水平变形连续化的计算方法,建立了广义双重抗侧力结构体系的统一位移微分方程,以结构承受均布载荷作用为例推导出两个子结构的弯曲变形、剪切变形及结构总水平位移的通用解析表达式.对框架-剪力墙结构与广义双重结构的位移微分方程式、微分方程特解、水平位移解析解进行了全面对比分析,证明了框架-剪力墙结构是隶属于广义双重结构体系的一种具体表现形式;算例分析表明,对于一般中高层双重抗侧力结构,采用解析法计算所得的位移结果能够满足一般工程设计的精度要求.

钢框架梁抗火承载力的有限元分析

为深入了解火灾下钢框架梁的破坏模式和各种因素对其抗火承载力的影响,采用有限元法对工字形钢框架梁在不同荷载、不同约束下的极限承载力进行了理论计算,同时对平面框架进行了热-结构耦合计算．结果表明: 钢框架中工字钢梁在火灾下的破坏模式为下翼缘侧移失稳,初始几何缺陷对刚接工字钢梁和简支工字钢梁的极限温度影响很小;受火梁由于梁的变形产生悬链力,会抵消一部分温度应力,且刚接梁在梁端部产生的局部屈曲进一步削弱了温度应力的影响;荷载较大时刚接梁的极限温度和耐火时间比简支梁高,且荷载对刚接梁的极限温度和耐火时间影响较小,对简支梁影响较大;梁柱节点是钢框架抗火的薄弱环节,火灾发生后非受火构件的内力也会发生较大的变化．

南充博物馆结构设计

南充博物馆采用钢筋混凝土筒体(内置钢框架-支撑)-钢桁架-钢筋混凝土框架组成的混合结构体系,该项目的整体抗侧力体系为4个钢筋混凝土筒体及与其相连的大跨度钢桁架,所采用的结构体系暂未列入现行设计规范。对项目的抗震性能设计、大跨钢桁架变形及温度应力计算、舒适度验算、典型节点设计等进行介绍。结果表明:该结构体系具有可靠的抗侧刚度及抗震性能,但钢筋混凝土筒体刚度大、约束强,大跨度钢桁架温度应力对结构整体受力影响不可忽略。大跨度钢桁架与钢筋混凝土筒体合拢连接后,与上下层楼盖形成整体受力,楼盖会产生较大的拉压应力,应在设计中充分重视。

钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系在装配式钢结构住宅中的应用

首钢二通厂南区棚改定向安置房项目1#住宅楼(24层)采用钢框架(钢管混凝土柱+H型钢梁)+防屈曲钢板剪力墙装配式钢结构体系,选择的结构抗侧力构件分别为防屈曲钢板剪力墙、中心支撑以及组合钢板剪力墙的结构体系,并对其进行了计算分析,对比了不同结构体系的关键技术指标。同时通过有限元模型研究了与防屈曲钢板剪力墙相连梁的刚度变化对钢板剪力墙受力性能的影响,针对防屈曲钢板剪力墙对钢梁的局部作用提出了加强措施。结果表明:与其他结构体系相比,钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系结构布置更加灵活,材料成本更低,并且防屈曲钢板剪力墙的布置对结构的抗扭转更有利;实际工程中防屈曲钢板剪力墙按照规范设计能够满足承载力和安全性的设计要求;设置局部加劲肋和加强框架梁腹板厚度能够延缓钢梁的应力增大,减小钢板剪力墙对钢梁局部的影响。

北京市紫竹院公园竹结构茶楼结构设计

作为一种传统的建筑材料,竹材在我国有着非常广泛的用途。与其他结构体系相比,造价低廉、抗震性能优异、绿色环保的胶合竹结构房屋非常适合在地震区使用。但此种结构体系在我国属于一种新兴的结构形式,缺乏结构设计的规范和经验,这严重限制其在更大范围的推广应用。结合紫竹院公园竹结构茶楼工程项目,介绍了茶楼的施工概况、结构地震作用计算、抗侧力系统设计、连接计算及抗震构造措施等。本工程的设计方法可作为同类型结构设计的参考,最后给出相关建议和展望。

建筑结构防地震倒塌性能设计

定量评价结构的防地震倒塌性能对于降低地震下人员伤亡和经济损失具有非常重大的意义。国际上,美国等已将结构防地震倒塌性能定量评价纳入到相应的设计指南中。为此,中勘协《建筑结构抗震性能化设计标准》亦将引入防地震倒塌设计,这对提升我国工程建设的地震安全性能具有非常重要的意义。首先从分析方法、倒塌判别准则、倒塌风险评价方法三方面简要介绍了《建筑结构抗震性能化设计标准》中防地震倒塌性能设计的相关规定。进而通过两个典型案例,即中美规范设计结果对比、单重和双重结构体系对比,详细介绍了防倒塌性能设计方法在工程建设中的实际应用。

控制高层建筑扭转效应的工程方法

概述了不规则高层建筑产生偏心的原因及高层建筑扭转振动的不可避免性,并从概念设计和工程分析计算设计两方面提出了减少高层建筑偏心扭转的措施。

钢结构住宅技术及发展对策分析

钢结构住宅的推广及应用已是我国住宅产业化发展的必然趋势,通过对钢结构住宅常用结构形式的优缺点比较分析,提出结构形式的适用性原则;并提出提高抗侧力性能的方法,为进一步推进钢结构住宅结构体系在国内建筑业的应用提供了理论参考,并指出了钢结构住宅的产业化发展的有效途径。

钢框架-支撑结构在高强度地震烈度下的反应分析

结构可能遭遇高于其设防烈度的地震,在这种情况下结构会有怎样的反应成为土木工程师关注的问题。为解决这一问题,分析了一个钢框架-支撑结构在遭遇高于其地震设防烈度的地震作用下的结构反应,结果表明:钢框架-支撑结构的层间侧移、顶点位移、框架梁的抗弯强度、抗剪强度、构件的稳定等均仍能满足设计要求,钢框架结构具有良好的抗震性能。

多层住宅错列桁架钢结构体系整体分析

通过对一钢结构住宅建筑方案实例的空间分析 ,说明了错列桁架结构体系在各种荷载工况下的受力特性。并对结构进行了具体设计和经济评价 ,阐述了错列桁架结构体系的优势 ,提出多层住宅错列桁架钢结构体系设计的要点。

典型框架-核心筒单重与双重抗侧力体系的抗震性能与剪力分担研究

在中国规范体系下,框架-核心筒结构应设计为双重抗侧力体系,其对二道防线的设计有明确的规定,即框架-核心筒体系的框架部分必须具有足够的抗侧刚度和承载力。国外的一些规范(如美国规范ASCE7等)则允许单重抗侧力体系,即水平荷载由剪力墙承担,框架部分只承担竖向荷载。因此,为了比较单重与双重抗侧力体系的抗震性能,该文首先根据中国规范设计一典型框架-核心筒双重抗侧力体系模型,然后在保持结构重力荷载代表值相等(混凝土用量基本不变)的前提下,基于以下调整原则设计了框架-核心筒单重抗侧力体系模型:1)在双重结构体系的基础上取消结构二道防线,即取消结构框架部分的楼层剪力调整;2)为了减小框架构件截面尺寸,该研究取消了框架构件抗震等级的要求,使筒体承受大部分的水平地震作用,而框架只承担结构的竖向荷载。该文对比分析了两种结构体系在多遇和罕遇地震作用下的响应特征和构件损伤情况,进而讨论两种体系的倒塌机理以及抗倒塌性能。最后讨论单重与双重体系在不同地震水准下,框架所承担剪力和剪力分担比的变化情况以及对应关键构件的破坏情况。研究表明:在地震作用下,双重抗侧力体系结构的响应略大于单重抗侧力体系,两者的抗倒塌能力相当。然而,单重体系的用钢量比双重体系少。