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。

钢框架-支撑体系框架剪力分担率验算

提出了一种双重抗侧力体系框架剪力分担率验算方法——反应谱验算法,并以钢框架-支撑体系为例,在多遇和罕遇地震作用下,与均布验算法进行了比较,证明了此种方法的合理性。

考虑剪力分担率的钢框架组合墙结构安全性探析

钢框架组合墙结构是一种新型的结构体系,具有良好的抗震性能。该体系中,组合墙是主要的抗侧力构件,作为保证抗侧力安全的第一道防线;钢框架作为第二道防线,它所承担的水平力占总水平力的比例是这类结构的一个重要安全设计指标,称为剪力分担率。钢框架的剪力分担率超过25%时形成双重抗侧力体系。在结构设计与建造过程中,剪力分担率往往被作为重要的结构安全性参数予以重视。本文将从安全性角度就剪力分担率对钢框架组合墙结构的影响进行初步探析。

框架-密肋复合墙结构剪力分担率计算方法研究

密肋复合墙体具有独特的结构构造形式,其刚度可按不同抗震设防要求进行调整,并可满足复杂建筑形式的要求。该文以框架-剪力墙结构为依据,对框架-密肋复合墙结构协同工作机制及剪力分担率计算方法进行较为系统的研究。基于Timoshenko梁基本理论,将框架-密肋复合墙结构视为由剪切型悬臂框架、弯剪型悬臂梁组成的双重抗侧力体系,采用连续化方法建立框架-密肋复合墙结构的位移微分方程,推导出了计入复合墙剪切变形的水平位移解析表达式和内力计算公式。根据前期试验获得的墙体模型低周反复荷载试验数据,拟合得出密肋复合墙体指数式刚度退化模型,量化了墙体在各变形阶段的刚度退化系数。在此基础上提出不同变形阶段框架-密肋复合墙结构剪力分担率的实用计算方法,并通过算例验证了复合墙刚度退化对结构内力分配的影响程度。

框架-核心筒结构体系及其地震剪力分担比

使用框架-核心筒相互作用基本力学特性,对与地震剪力分担比有关的规范条文进行了评估。通过案例分析,详细研究了框架-核心筒结构的塑性铰发展过程、内力重分布以及地震剪力的流向。建立多道防线是抗震设计理论的一个重要组成部分,按现行的设计方法,对框架部分输入一个最小地震作用,使框架具有足够的强度,实现预期的大震性能目标,就能贯彻二道防线的概念。屈服后,框架和核心筒之间的内力重分布主要发生在结构的中下部区域,集中发生在底部区域。因此,建议周边框架承担的地震剪力按20%底部剪力和按框架独立承担25%结构底部总地震剪力得到的框架剪力二者中的小值进行调整。此外,对于超高层建筑周边框架刚度的强弱程度,采用扭转临界屈曲因子替代分担比或周期比作为指标性参数似乎更为合理。

单向少墙剪力墙结构的楼板抗震设计

通过简化模型分析了X向少墙剪力墙结构的受力特性和刚度构成,结果表明X向地震作用下,Y向剪力墙面外和楼板组成的X向框架参与了抗侧,楼板应作为抗侧框架体系中的受弯构件进行设计和加强,文中对比了楼板抗震设计和常规设计的内力,结合胜能目标给出该类结构中楼板仅考虑竖向荷载设计配筋放大系数以及与剪力墙面外层剪力分担率的关系,并结合实际工程对简化模型分析结果进行验证。

单向少墙剪力墙结构的墙体面外抗震设计

通过某实际工程案例分析了单向少墙剪力墙结构在少墙方向结构的受力特性和刚度构成,研究Y向墙体在少墙方向面外受力情况,并对面外受力的墙体区分不同部位分别进行小、中、大震下的承载力验算,然后结合抗震性能目标给出相应结构设计措施。

框架-核心筒结构双重抗震防线研究综述

为保证框架-核心筒结构双重抗震防线的安全,中国规范对外框架按照刚度分担的剪力比例进行了限制,实际设计过程中,很多工程很难满足规范限值要求。对该体系双重抗震防线的相关研究进行了梳理总结,分别从震害、振动台试验和数值分析角度进行了阐述,指明不同研究方法在该问题上存在的不足和局限性。讨论了当前研究中存在的问题和对执行规范过程中的不同理解;从基于性能抗震设计的角度,提出双重抗震防线应达到的合理目标,并对今后应开展的研究和主要焦点进行了展望。

X向少墙时Y向剪力墙结构墙体面外抗震设计

通过某实际工程案例分析了单向(X向)少墙剪力墙结构在少墙方向结构的受力特性和刚度构成,研究Y向墙体在少墙方向的面外受力情况,并对面外受力的墙体区分不同部位,分别进行小震、中震、大震下的承载力验算,然后结合抗震性能目标给出相应结构设计措施。研究表明,小、中震下墙肢未屈服,但大震下部分墙肢屈服,因此,剪力墙面外受力的问题应予以充分地重视。

合肥某超限框架-核心筒结构外框柱设计

运用PKPM软件对某超限钢筋混凝土框架-核心筒结构进行建模和结构分析,在对结构进行整体分析及构件的抗震性能化设计基础上,对小震下外框柱的剪力分担问题进行研究,对大震下外框柱的抗剪性能进行验算,并对带穿层柱的一榀框架进行推覆分析,探讨外框柱中的短柱、超短柱及长柱的抗震性能,并提出加强措施。分析结果表明:在大震作用下,外框柱能发挥第2道抗震防线的作用,具有良好的受力性能和变形能力,能够达到预期的性能目标。

大震下某钢管混凝土框架-核心筒结构的抗震性能研究

对钢管混凝土框架-核心筒进行大震时程分析,通过对比结构位移和剪力各自的弹性与弹塑性结果来研究结构的抗震性能,其中结构位移包括塔楼顶点位移和层间位移角,剪力包括塔楼基底剪力和楼层剪力。研究表明结构弹性与弹塑性的结果差异主要取决于整体刚度弱化幅度和地震作用减小幅度的之间关系。分析结果也表明大震作用下筒体与连梁损伤后框架剪力分担比比例提高,框架良好地发挥第二道防线作用。最后,对剪力墙、框架柱和钢梁的弹塑性受力状态进行分析,表明该结构体系具有较好的抗震性能。

宁波东部新城某主塔楼结构方案比选和优化

宁波东部新城C3-4#地块主塔楼结构高度约为420.3m,采用带3道伸臂桁架的框架-核心筒结构体系。为适应鼓形建筑体型和功能布置的需求,塔楼核心筒通过3次收进(含1次斜墙)来减小平面尺寸,全部楼层均采用了钢管混凝土斜柱,首次将所有3道伸臂桁架以外包混凝土内墙的形式穿过核心筒。主要介绍了塔楼结构体系的比选过程,针对核心筒的收进方式和型钢设置方式、外框柱的立面布置和截面形式、伸臂桁架与核心筒墙体连接节点的形式等进行详细研究和优化调整,基于刚重比和外框剪力分担比例偏小的问题,提出可行的解决方案和优化措施。

罕遇地震下双重体系中框架抗剪能力验算方法对比研究

框架-中心支撑双重抗侧力结构体系中,为检验中国规范中顶部验算法和美国规范中均布验算法的差异性,本文利用SAP2000分别进行6层、12层和16层模型的结构设计,然后利用ABAQUS/Standard进行弹塑性时程分析,得到罕遇地震作用下框架部分的剪力承担率,结果表明,经过顶部验算法验算的低层框架-中心支撑体系,框架在罕遇地震下的剪力分担率大大增加。对于层数较高的框架-中心支撑体系,框架上部的剪力分担率有所增加,而框架下部没有受到明显的影响。