平面凹凸不规则高层结构弱连接楼盖在水平地震作用下的内力分析方法

现行规范对平面凹凸不规则结构的“弱连接楼盖”的内力分析方法尚无相关规定,采用不同计算方法进行水平地震作用下的内力计算,往往得出相差颇大的计算结果。阐述了单肢端截面受力机理,将两个简化计算公式与弹性有限元法进行分析比较,并通过实际案例提出相应的设计建议。结果表明:两个简化计算公式假定物理概念明确,且计算简单,但是忽略了单肢上、下竖向构件剪力对单肢端截面内力的影响,与结构实际情况不符;忽略了结构扭转和结构竖向构件剪力差的抗剪作用。建议与弹性有限元法计算结果进行全面分析比较后,对简化计算公式在不同楼层部位提出适当的修正系数,使其可直接应用于设计。

平面凹凸不规则高层结构弱连接楼盖在水平地震作用下的受力特性

平面凹凸不规则高层建筑由中心区和若干个伸出单肢连通过“弱连接楼盖”连接组成。由于单肢结构刚度较弱,一般不能独立存在,因此弱连接楼盖是保证单肢结构能够与其他部位结构共同工作抵御风和地震作用的关键构件。由于现行规范对这一问题尚无相关内容和规定,采用弹性有限元方法对这类结构在水平地震作用下的计算进行分析,揭示楼盖弱连接部位在水平地震作用下的受力特点,提出相应的设计建议。结果表明:弱连接楼盖单肢端截面在地震作用下不但产生了剪力,同时还产生轴拉力以及相应的面内弯矩,截面内力在顶部楼层最大,中高部楼层面内剪力较小,应重视弱连接部位面内轴拉力和弯矩,考虑双向地震作用并加强相应措施。

平面凹凸不规则高层结构弱连接楼盖在水平地震作用下的抗震设计方法

一般建筑平面饱满规则时,楼盖设计主要由竖向荷载起控制作用,现行规范缺乏针对楼盖在水平地震作用下的内力计算方法和相应构造设计的规定。但是对于平面凹凸不规则结构的弱连接楼盖,水平地震作用可能会对楼盖配筋设计起到控制作用。通过总结已取得设计经验和研究成果,从弱连接楼盖面内实际受力出发,提出了弱连接楼盖面内受力抗震性能目标的相关建议,初步列出了弱连接楼盖一些基本构造要求,提出一个较为完整的弱连接楼盖的抗震设计方法。结果表明:该方法具有较可靠的理论基础和较清楚的物理概念,且考虑了双向地震等不利因素的影响,可更好满足结构抗震安全性的要求,可以在设计中推广使用。

平面凹凸不规则高层建筑弱连接楼盖设计案例及设计建议

平面凹凸不规则高层建筑单肢高宽比大,抗侧刚度弱,各单肢需通过与中心区相连成为整体,共同抵抗侧向作用。单肢与中心区相连的弱连接楼盖作为此楼型的关键部位,协调单肢与中心区的横向变形,其截面必然受到剪力、轴力、弯矩共同作用。目前规范针对平面凹凸不规则高层建筑弱连接楼盖无明确的计算方法和设计指引。过往项目中,结构工程师较多采用简化方法仅关注弱连接楼盖截面的剪力及其抗剪性能。本文以某一具体项目为案例,采用有限元法对其整体结构进行计算分析。依据弱连接楼盖内力效应,分别进行抗剪、抗拉和抗弯承载力计算,发现相较剪力,弯矩为截面的控制效应。针对弱连接处边梁内退情况,分析内退边梁和边缘板带分别承担的弯矩和轴力,并提出对其进行拉弯设计的方法。针对此弱连接楼盖提出若干设计建议。

凹凸不规则平面高层建筑结构设计的思考

随着我国高层建筑数量逐年增多,为满足建筑使用功能的多种需求,A级高度的复杂体型超限高层建筑结构的设计理论得到了发展,工程结构设计经验日益积累。基于存在的大量多头形凹凸不规则平面、A级高度住宅剪力墙结构的研究,从复杂体型超限高层建筑结构的界定出发,探讨扭转效应与平动周期、扭转周期比、位移比等参数的控制问题。提出应重视此类建筑结构双向水平地震作用下的扭转影响,合理布置抗侧力构件、调整建筑结构刚度、适当加大周边外框架梁的截面刚度对提高建筑物抗扭能力,降低扭转效应的效果明显。

平面凹凸不规则高层建筑结构弹塑性时程分析

对于平面布置凹凸不规则的高层建筑,现行规范尚缺乏相关规定。本文将选用现实中的工程为例,对其进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,指出该形式的结构在罕遇地震作用下的抗震性能,提出相关设计要点。结果表明,平面凹凸不规则布置的高层建筑在罕遇地震作用下的抗震性能与一般矩形平面框架剪力墙结构的抗震性能基本一致,同时,在设计时应对弱连接楼盖部位给予重点关注。

上海枫溪萃园平面凹凸不规则建筑超限结构分析

以上海枫溪萃园为例,针对平面凹凸不规则超限结构,采用SATWE和PMSAP 2种计算软件,分析对比结构整体计算结果;再采用弹性时程分析进行多遇地震下的补充计算,分析评价结构的抗震性能。最后,对楼板进行应力分析,并提出合理的抗震加强措施。

某C形高层建筑的抗震设计分析

文章介绍了高层建筑的抗震设计原则及其优化对策,某平面呈C形布置的高层塔楼划分结构分缝后,下部结构单元平面凸角尺寸约为相应投影方向总尺寸的55%,远大于规范30%的限值要求。采用YJK、ETABS软件对下部结构单元进行小震作用下的弹性静力分析、竖向构件中震弹性及不屈服验算以及楼板应力分析,对底部加强部位剪力墙按抗剪弹性,拉弯、压弯不屈服设计,对普通竖向构件按抗剪不屈服,拉弯、压弯不屈服设计,结果表明可以实现预期的“小震下完好无损伤,中震下轻度损伤”抗震性能目标。

有关建筑结构平面规则性的若干问题讨论

建筑结构的规则性判断是抗震设计的前提,也是抗震概念设计的重要内容。建筑结构的规则性包括平面规则性和竖向规则性,对结构平面的确定、楼板不连续、楼板的有效宽度、凹凸不规则、组合平面、环形平面和口字形平面等结构规则性相关问题进行了详细的解释说明,并指出平面规则性判断的本质是楼盖的平面刚度是否足够、分块楼板之间连接是否可靠有效。

某高层框支剪力墙结构的楼板应力分析

以某平面不规则框支剪力墙结构为例,进行多遇地震下的弹性分析和罕遇地震下的弹塑性分析,并就楼盖凹陷处以不设拉板、设拉梁和设拉板三种模型分别对上部标准层平面和带转换层平面进行楼板应力分析,检验其抗震性能。分析表明,拉板模型结构具有良好的受力性能和变形能力,各构件能够达到预期的性能目标。

关于超限高层的设计

本文以实际工程为例,简单阐述了超限高层的界定标准,应重点关注计算结果以及补充的辅助计算。并根据计算结果和超限高层的界定标准,判定本工程的超限情况;及针对具体的超限情况,采取的多种抗震措施。

多塔高位转换结构设计研究

1栋多塔高位转换结构包括1栋193.05m高的住宅、1栋155.9m高的保障房及下部42.6m高的裙房,塔楼转换层均位于第9层,为部分框支剪力墙结构。结构存在扭转不规则、凹凸不规则、尺寸突变、高位转换等不规则项,采用基于性能的抗震设计方法对结构进行整体计算,重点分析了高阶振型对构件内力的影响,单向少墙体系的墙肢平面外承载力,并对转换层进行实体有限元分析以校核框支梁的内力和应力分布,给出了型钢偏心连接节点的应力分布云图。分析结果表明,结构各项指标均满足设计规范要求,抗震性能能够达到设定的性能目标C,在分析的基础上结合结构特点提出了针对性的加强措施。

新疆华誉时代广场B座——L形百米高层设计

新疆华誉时代广场B座位于新疆库尔勒市,结构主体高度约为98.5m,结构形式采用框架-剪力墙结构,包含地下2层,地上28层,其中裙房6层,局部出屋面。结构标准层平面为L形,平面凹凸尺寸超限,且局部连接处较为薄弱,经过设计比较判断,最终未设抗震缝,属于平面不规则。同时裙房顶部有层高突变,结构竖向刚度突变,形成结构竖向不规则,有薄弱层。经过精心设计,本工程未形成扭转不规则。设计中采用了多种计算软件的对比分析,并补充进行了小震下的弹性时程分析。本工程的剪力墙布置较少,框架柱所占比重较大,为保证结构第二道防线的安全,采取比现行规范要求更严格的方法进行了剪力调整。本文着重介绍了该工程上部结构的计算分析及设计要点。

某大型商业综合体结构设计

本工程为超长结构,水平向最大长度达226 m,未设缝,补充了温度应力计算,并采取其它构造措施控制楼板裂缝。平面存在凹凸不规则和楼板局部不连续,补充中震弹性计算,并根据计算结果,对楼板连接薄弱处予以加强。对于扭转不规则,则利用楼梯间设置型钢混凝土斜撑控制建筑物的扭转。对于下沉广场处一层楼板大开洞,采用嵌固在地下室顶板和嵌固在地下一层楼板模型包络设计配筋。

某超高层住宅结构关键问题分析

针对某超高层住宅剪力墙结构涉及局部转换、大跨度异形板、平面凹凸不规则以及部分虚刚等多项设计关键问题,根据规范要求对该工程进行了结构抗震性能设计,对关键部位进行了详细的分析,提出合理的设计参数和设计措施。计算结果表明,该结构设计方案能够满足现行规范和规程的要求。

某超限高层结构设计分析及加强措施

本工程为高层住宅楼,结构高度为48.60m,剪力墙结构,是具有平面凹凸不规则、扭转不规则、侧向刚度不规则、局部不规则和塔楼偏置等不规则项的超限高层建筑。设计分析时采用YJK软件进行小震弹性分析、弹性时程分析和楼板应力分析计算,采用Midas Gen软件进行了小震下计算复核,采用PUSH程序进行大震作用下的静力弹塑性分析。计算结果表明,采取相应加强措施后结构设计指标均满足规范要求,能达到预定的抗震性能目标,结构具有良好的抗震性能。

凤阳剧院结构设计

凤阳剧院为凤阳县文化馆项目的一部分,为混凝土框架-剪力墙结构,存在凹凸不规则,楼板开大洞、错层等不规则,大跨度屋面采用钢梁和钢网架实现,舞台和观众厅上方的马道通过吊柱和转换层相连,结构分析考虑了屋面上半径34m的鼓造型对主体的影响,采用性能化抗震设计,舞台四角墙肢内设钢骨,观众厅周边设剪力墙,满足性能目标,较好的实现了建筑功能。本项目的设计根据安徽省抗震可行性论证会的意见进行了相应改进及加强。

扬州某中学图文信息楼结构设计

扬州某中学图文信息楼为有多项不规则的超限高层,采用框架剪力墙结构,具有扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、高位竖向收进、局部转换、大跨度钢结构采光顶等结构设计难点。针对建筑特点及结构设计难点,对该工程进行结构整体设计及结构难点专项设计,并确定结构关键构件的抗震性能化目标。结果表明,通过合理布置结构体系,采取有效的构造措施,结构的抗震性能可满足规范要求。

北京门头沟某超限商业综合体设计与分析

北京门头沟某商业综合体项目4#楼地上6层,最大结构高度31.8m,地上建筑面积4.48万m2,采用框架-剪力墙结构体系。首先结合建筑方案特点说明了主体结构选型方案。随后对主体结构进行了超限判别,并依据判别结果系统介绍了针对扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、立面尺寸突变、构件间断等不规则项的设计措施。最后对结构性能化设计相关内容进行了系统介绍。研究及设计结果表明,通过合理的设计措施,原结构的不规则性问题得到合理处置,结构各项计算指标可以较好满足规范要求,结构设计安全、可靠,设计可行。

合肥师范刘铭传学院教学实验楼结构设计

合肥师范学院刘铭传学院位于安徽省巢湖市黄麓镇,无地下室,地上5层,结构高度23.15m,采用框架结构体系。该工程结构设计存在扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续等超限情况。为此,本设计制定了“小震下完好无损伤,中震下轻度损伤”的整体性能目标,通过采用YJK,ETABS等软件对结构进行小震作用下的弹性静力分析、竖向构件中震弹性及不屈服验算以及楼板应力分析,对于楼板削弱部位及扭转位移比较大的相关构件按中震抗剪弹性,拉弯、压弯、抗弯不屈服设计,通过加强外围框架,对外围较大的窗间构造柱按框架柱要求进行配筋,提高结构抗扭能力。与坡屋盖相交的框架柱的抗震等级提高一级等加强措施,最终实现了超限结构的性能化设计。