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。

带凹槽剪力墙-混凝土梁节点性能分析

在高层、超高层钢框架-混凝土混合结构核心筒的施工中,滑模、爬模施工工艺得到广泛应用。但在实际工程中,核心筒内部往往采用混凝土次梁,这使得滑模、爬模施工工艺的应用受到限制。针对这一实际问题,提出了带凹槽剪力墙-混凝土梁节点。在对3个不同凹槽尺寸的带凹槽剪力墙-混凝土梁节点进行加载试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS模拟3个墙梁节点,将有限元计算结果与试验结果对比。结果表明:带凹槽剪力墙-混凝土梁节点拥有良好的承载能力,且屈服荷载与极限荷载相差较大。凹槽构造可提升节点抗剪能力,且凹槽截面尺寸的大小是带凹槽剪力墙-混凝土梁节点抗剪能力提高的主要原因。

钢框架-核心筒辐射钢梁的快速安装技术研究

基于工程实际,探讨钢框架-核心筒结构辐射钢梁快速安装施工技术。通过在混凝土核心筒预埋件节点位置预先加设2块三角码板,达到吊装机械能够快速脱钩、撤吊的施工目标,并采用预先加长连接板近埋件端长度的方式,消除混凝土核心筒结构因模板支设、混凝土浇筑变形等施工误差导致的钢梁扩孔、钢梁切割等一系列严重质量问题,显著提高辐射钢梁施工效率,提升核心筒预埋连接节点区施工质量。

广州白云国际会议中心国际会堂结构设计和施工重难点

采用YJK和ETABS对广州白云国际会议中心国际会堂结构进行弹性分析,采用Perform-3D进行罕遇地震作用下的整体结构弹塑性动力分析,并通过采取针对性的加强措施,改善了结构受力,提高了结构抗震性能,达到了预设的抗震性能目标。对大跨度钢结构构件进行方案选型,提出了大跨度钢结构桁架局部构件后装施工控制法和大悬挑钢结构桁架构件局部弯矩释放法,可以有效地减小结构构件局部受力,更加经济合理。对主会场大跨度楼盖进行竖向舒适度分析,结果表明竖向振动加速度满足规范要求,人群激励模式起控制性作用。通过采用合理的结构方案,以及与建筑专业的密切配合,很好地实现了建筑功能及建筑造型,以及项目快速建造的要求。

螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构抗震性能评估

为了增强传统钢框筒结构(Steel framed-tubed structures,SFT)的抗震性能和震后功能可恢复能力,提出了螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构(Steel framed-tubed structures with bolt-splice-connected repairable link beams,SFT-RLB)。首先给出了SFT-RLB结构构件的设计方法;然后基于OpenSEES平台提出了整体结构的弹塑性数值模型建模方法,通过子结构试验结果验证了有限元模型的准确性;继而设计了SFT和SFT-RLB结构算例,对比了2种结构的弹性和弹塑性性能;最后采用IDA方法对结构算例的抗地震倒塌能力进行评估。分析结果表明,SFT-RLB结构主要通过耗能梁段发展塑性耗散地震能量代替裙梁端部形成塑性铰,其耗能能力和变形能力均明显优于SFT结构。大震作用下,裙梁中设置的耗能梁段充分进入塑性耗散地震能量,可以有效地减小结构的基底剪力和层间侧移角,从而降低结构的地震作用,减轻主体构件的损伤程度。SFT-RLB的残余层间侧移角小于试验测得的可允许更换残余侧移角,证明结构具有震后功能可恢复潜力。算例SFT-RLB的修正倒塌储备系数ACMR远大于允许值ACMR10%(βTOT),揭示了SFT-RLB结构具有足够的抗倒塌能力储备。

构造因素对超限梁扣件式钢管支撑架稳定承载力的影响

在目前超限模架搭设施工中,诸多项目常忽略超限梁扣件式钢管支撑架的构造措施,为了探究架体构造因素对稳定承载力的影响,应用有限元分析软件SAP2000,理论分析了节点刚性、梁底构造措施、剪刀撑布置等构造因素的影响机理。结果表明:梁底承重小横杆与相邻2根板下立杆可靠连接、梁侧设置斜撑的构造形式可有效改善架体受力性能,提高稳定承载力;节点刚度及剪刀撑布置对超限梁稳定承载力影响显著,且水平剪刀撑应与双向垂直剪刀撑同时布置,以保证架体的整体稳定性。

某超限框架-核心筒结构底部改造加固设计

武汉某改造工程属于典型的超限高层底部区域改造加固设计项目,原结构体系为钢筋混凝土框架-核心筒。经设计、复核,竖向构件能满足改造后使用需求,但需对大量水平构件进行加固设计。本项目施工条件复杂,梁截面加宽、加高均受到较大制约;通过荷载精细计算、选用轻质建筑材料、采用对原结构影响更小的施工方法、适当考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的提高和塑性调幅等方法,充分挖掘原结构中梁板构件的承载能力潜力。改造设计时,首先对改造前后总体指标进行对比分析;其次针对项目中不同区域的改造要求、现场条件、结构受力等特点对其适用的梁加固方式进行详细的论述。尤其针对在梁负弯矩区采用L型粘钢加固时,转角节点处钢板刚度不够;采用加大截面法加固时,顶筋植筋深度不足等问题提出相应的解决方法。供其他同类项目参考借鉴。

某不规则钢框架结构及其梁-柱节点分析

介绍了一栋不规则2层钢框架结构体系,该项目基于建筑要求,钢框架梁、柱要求全部采用圆钢管型截面。由于实际工程中框架梁、柱截面全部采用圆管型截面的钢框架结构研究与应用较少,故为满足设计的需要,并确保结构体系的安全及可靠,在设计过程中对该结构体系及节点进行了一些分析与研究,以解决设计中的难点所在。分析结果表明,经过周到合理的分析,并配以恰当的构造措施,圆管型框架梁完全可运用到钢框架结构设计当中,圆管型截面的钢框架梁-柱节点具有良好的抗震性能。结构设计中若判断构件以受弯为主,箱形或工字型截面有较好的经济性。

圆钢管再生混凝土框架滞回性能有限元分析

为研究不同设计参数下圆钢管再生混凝土框架的滞回性能,在课题组前期研究基础上,建立了圆钢管再生混凝土框架抗震性能有限元模型,对8个试件进行了有限元分析,通过改变轴压比、梁柱线刚度比、梁柱屈服弯矩比等参数来研究圆钢管再生混凝土框架滞回性能指标。结果表明:不同变化参数下试件的滞回曲线均呈现梭形且较饱满。轴压比从0.2增至0.4时,位移延性系数前期增加后期减小,但均大于3.20;试件耗能系数能达到0.30以上。梁柱线刚度比从0.4增至0.79时,试件初始刚度增加了4.16%;位移延性系数变化幅度远远小于5%且均大于3.45。梁柱屈服弯矩比从0.15增至0.4时,位移延性系数降低16.52%;试件耗能系数能达到0.38以上且破坏点的耗能系数约为屈服点的2倍。随着加载位移的增加,不同变化参数下试件刚度逐渐退化,且退化速率逐渐趋于平缓。

钢管混凝土框架节点选型与设计

节点设计是钢管混凝土结构设计的关键环节。基于工程应用和试验研究成果 ,分析了节点的工作机理和受力性能 ,探讨了适用于框架结构体系的节点构造型式 ,提出了与其相适应的计算方法和建议 。

框筒结构裙梁最大跨高比研究

当框筒结构裙梁跨高比增大到一定程度以后,剪力滞效应就可以忽略,结构的受力性能与框架相近。通过令框筒和框架两种结构体系的水平侧移曲线相等的方法来寻求框筒结构裙梁的最大跨高比,当跨高比超过该值时,按框架结构计算较为合理;否则,可认为结构属于框筒结构。通过对各参数的分析,得出影响临界跨高比的各种影响因素,并给出了两种结构体系判别的步骤。该方法简单、实用,可供初步设计使用。

环梁连接的RC梁-钢管混凝土柱框架试验研究

介绍了一个采用钢筋混凝土 (RC)环梁连接的 2层 2跨RC梁 -钢管混凝土 (STCC)柱框架的拟动力试验和静力试验。为了研究环梁在地震作用下的破坏形态 ,大部分节点设计成“弱环梁、强框架梁” ,即环梁屈服先于框架梁 ;少量节点设计成“强环梁、弱框架梁” ,即框架梁屈服先于环梁。试验表明 :小震时 ,框架的刚度降低很少 ;中震时 ,刚度降低约 3 0 % ;大震时 ,层间位移角小于 1 10 0 ;即使弱环梁已经破坏、层间位移角达 1 3 4,框架的承载力仍未下降 ;能够实现“强柱弱梁”和实现塑性铰形成于框架梁端的“强连接、弱构件”的抗震设计概念。RC环梁与STCC柱之间局部范围的缝隙不影响框架的整体抗震性能 ;环梁与柱之间几乎无相对竖向滑移。采用RC环梁连接的RC梁 -STCC柱框架具有良好的抗震性能。

钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架抗震性能试验研究

为了研究钢管再生混凝土框架的抗震性能,以100%为再生粗骨料取代率,制作1榀圆钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架试件,进行拟静力试验。观察试件受力的全过程和破坏形态,获取滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能和刚度退化等各项抗震性能指标。试验结果表明:框架在设计方法上满足了"强柱弱梁、强剪弱弯、强节点,弱构件"等抗震设计要求;框架滞回曲线对称,呈现出比较饱满的梭形;框架位移延性系数均大于3,变形性能良好;破坏位移转角大于1/38,抗倒塌能力强;破坏时等效黏滞阻尼系数为0.243,耗能充分。钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架表现出良好的抗震性能,可以应用于高烈度抗震设防区的高层建筑之中。

组合梁-方钢管混凝土柱框架结构抗震性能的pushover分析

采用考虑组合梁多材料截面引起的正向、负向刚度、强度和承载力不同的截面本构模型,建立了组合梁结构的弹塑性分析模型,对一个15层的钢混凝土组合梁-方钢管混凝土柱框架结构开展了多遇地震、罕遇地震下的pushover分析,为组合框架结构体系的抗震性能分析以及pushover方法在该体系中的应用提供了参考。在此基础上,与钢梁-方钢管混凝土柱框架结构、钢梁-钢筋混凝土柱框架结构进行对比研究,比较了几种结构的动力特性,表明组合梁-方钢管混凝土柱框架结构体系相对于其它两种框架结构体系具有更好的抗震性能。

加强层和楼层梁对框-筒结构侧移的影响

为弥补设置加强层的高层框架-筒体结构简化的结构力学分析模型存在的不足,基于同时考虑普通楼层梁和加强层作用、由最小势能原理推导出顶部加强框架-筒体结构侧移曲线解析表达式.结合算例,分析了普通楼层梁、加强层对结构侧移的影响程度和规律;定量说明了普通楼层梁对结构侧移的影响是不容忽略的;探讨了设置加强层减小高层框架-筒体结构侧移的同时,尽量降低由此所带来的抗震不利因素影响的结构设计方法,并对加强层与内芯筒、普通楼层梁与内芯筒的相对线刚度取值提出建议,可供同类结构设计时参考.

框架-核心筒结构框架承担最小剪力比例限制的合理性

规范《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定框架-核心筒结构中框架部分按刚度计算承担的楼层地震剪力最大值不宜小于基底总剪力的10%,而实际工程受建筑布置等因素的限制有时难以满足,工程界对此颇有争议.为探讨其合理性,设计了5个钢筋混凝土框架-核心筒结构,主要的变化参数为框架刚度、框架强度和连梁的形式.利用PERFORM-3D软件进行了弹性反应谱分析和小震、中震和大震下的动力时程分析,考察了各个结构的响应规律.分析表明:当框架部分按刚度计算承担的剪力最大值小于基底总剪力的10%时,增大框架刚度的做法不经济,结构的抗震性能反而更差;增大框架强度的做法减小了框架梁的损伤,改善了结构的抗震性能,但没有形成有效的"强柱弱梁"机制;采用宽连梁和可更换连梁都可以使核心筒自身具有双重抗震体系特征,连梁耗能能力的提高有效地保护了墙肢和外框架,结构的抗震性能得到了显著改善.

钢结构节点断裂的研究现状

对钢框架梁柱节点及钢管节点断裂的研究现状进行了综述,指出现有研究多是基于传统断裂力学方法采用应力强度因子、裂纹尖端张开位移(CTOD)或J积分等预测断裂,这种方法主要适用于研究脆性断裂或局部塑性损伤程度极其有限的伪脆性断裂问题,而对强震作用下构造无明显缺陷部位发生较大尺度屈服时的延性断裂问题并不适用;介绍了近年来发展的基于微观机制的断裂预测方法,可以考虑节点区显著的应力三轴度因素,且适用于无初始裂纹或处于明显塑性阶段的节点延性断裂预测问题,可用于预测强震作用下钢结构焊接节点的超低周疲劳断裂。

采用非线性纤维梁单元法的钢管混凝土组合框架动力响应分析

钢管混凝土结构已经广泛应用于我国高层和超高层建筑中,为研究该类结构的抗震性能,分别采用分离模量法和统一模量法对某13层钢管混凝土框架结构进行抗震性能分析,研究不同地震波作用下组合框架的模态和多遇地震下的弹性动力时程,对比组合框架顶点位移反应、加速度反应、层间侧移及动力放大系数等。研究结果表明,分离模量法和统一模量法建模方法在分析钢管混凝土框架抗震动力特性上总体相差不大,但前者可以考虑材料弹塑性,从而对结构弹塑性进行分析,而后者在弹塑性阶段需要用全曲线表达式,尚需进一步的研究。

连续刚构梁梁体施工裂缝预防与防治方法

大体积混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝,而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。按照产生原因,混凝土裂缝主要分为塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和温度裂缝。三种裂缝产生原因各不相同。小跨度连续刚构桥梁体采用非预应力现浇梁,没有了预应力,构件抗裂性大大降低,裂缝在施工过程中的控制与预防也更为重要。本文针对这三种裂缝产生的原因,采用梁体支架预压变形观测、设置降温管、梁体表面蓄水等措施有效对裂缝进行了预防与控制,在工程实际应用中效果显著。

钢-混凝土组合框架结构恢复力模型研究

对8榀由钢-混凝土组合梁和钢管混凝土柱构成的组合框架结构进行水平低周反复荷载试验。试件考虑柱轴压比、梁柱线刚度比和长细比3个设计参数的变化,分析组合框架骨架曲线以及荷载-位移滞回关系曲线特征,研究各参数对组合框架结构骨架曲线和滞回曲线的影响规律。研究结果表明:各参数对骨架曲线和滞回曲线的形状及其特征参数都有不同程度的影响,基于系统的参数分析结果,建议综合考虑各参数影响的组合框架结构骨架曲线和荷载-位移滞回曲线恢复力模型;模型计算结果与试验结果较符合,为组合结构体系的非线性抗震分析提供了理论依据。