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.

GB 50017—2017《钢结构设计标准》中多高层框架-支撑架的稳定解读

介绍了GB 50017—2017《钢结构设计标准》中多高层钢结构稳定计算的思路。首先,回顾了压杆弹性屈曲的欧拉公式,通过分析摇摆柱-悬臂柱体系、设置摇摆柱的框架和防屈曲支撑的构成,表明了压杆自身刚度和相邻构件的刚度为压杆本身、摇摆柱、芯杆提供了稳定承载力。然后,将这些概念推广到双重抗侧力结构中,则支撑架为框架提供了支持,因此要求支撑架在框架柱达到极限状态时应具有刚度。

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。

保证真实钢结构稳定的剩余物理刚度

通过框架弹性和弹塑性稳定、压弯杆弹塑性稳定、水平支撑杆对柱子提供侧向支撑和双重抗侧力结构中支撑架对框架的支撑作用等几个典型的钢结构稳定问题,提出并阐述了扣除水平力和弯矩消耗掉的构件和支撑的部分刚度以后的剩余物理刚度,才是保证真实钢结构稳定的因素。稳定性验算的实质是保证结构具有足够的剩余物理刚度,确保结构不会失稳。通过压弯杆平面内稳定验算公式的分析和双重抗侧力结构的弹塑性失稳讨论发现,极限状态下,水平力(弯矩)对弹塑性构件和支撑架刚度的消耗速度是线性和高于线性的。

钢支撑-混凝土框架体系在结构中的应用

通过钢支撑-混凝土框架结构体系、RC框架结构体系和框架-剪力墙结构体系的对比分析,结果表明,钢支撑-混凝土框架结构提高了结构侧移刚度,降低了结构自振周期,减小了结构侧移和层间位移角;钢支撑分担了部分楼层剪力,改变了结构的内力分布特点,降低了结构构件的内力,为双重抗侧力结构体系,具有良好的抗震性能,可应用于高烈度地区以及加固改造工程中。

弯曲型支撑-框架弹塑性稳定的简化分析

该文对框架-弯曲型支撑的双重抗侧力体系的稳定性,采用简化模型进行分析,其中核心筒被悬臂柱代替,框架被摇摆柱代替。通过这个模型承受水平力和竖向力各自单独和共同作用下的弹塑性稳定的分析,得到了对核心筒的刚度需求。这个规律表明,竖向力和水平力共同作用下的截面刚度需求,大于水平力对核心筒截面的需求和竖向力对核心筒截面刚度的需求之和。