国家体育馆型钢混凝土框架-钢支撑抗震体系设计与研究

对大跨度超大空间体育场馆抗震体系设计提出新的布局和思路,成功地将型钢混凝土框架-钢支撑体系运用到国家体育馆的抗震设计中,对这种新型结构布局产生的问题和特点进行分析。由于钢支撑的斜向交接,更增加了型钢梁柱节点的复杂性,对新型平面三向交叉变截面节点建立力学模型并对其力学特征予以探讨。对复杂型钢节点及截面的开孔影响进行比较和分析,解决型钢与钢筋的结合问题。

钢框架-偏心支撑结构消能梁暗置侧向支撑设计

在钢框架-偏心支撑结构中,针对钢结构住宅等建筑中不能接受常规消能梁侧向支撑的情况,设计了一种在消能梁段端部的楼板内设置型钢连接件及暗梁组成的暗置侧向支撑。有限元模拟分析表明,在规范规定的消能梁段下翼缘侧向水平荷载的作用下,该消能梁暗置侧向支撑能显著减小消能梁的扭转变形和侧向弯曲变形;在考虑消能梁上局部楼板失效的情况下,暗置侧向支撑也能提供消能梁合适的扭转约束刚度。通过某工程的原位静荷载试验,验证了该暗置支撑对消能梁发挥的预期侧向支撑作用。

钢框架-偏心/中心组合支撑结构的特性研究

对工程实践中出现的钢框架-偏心支撑结构中局部布置中心支撑形成新的组合支撑结构体系进行了研究。结合算例的对比分析表明,在线弹性阶段,钢框架-偏心/中心组合支撑结构的宏观抗侧刚度与框架-偏心支撑结构、框架-中心支撑结构抗侧刚度无较大差别。静力推覆对比分析表明,钢框架-偏心/中心组合支撑结构较容易进入耗能梁和中心支撑混合耗能的不合理模式,钢框架-底部偏心+上部中心支撑结构在地震下的屈服次序是不合理的,不宜将中心支撑组合应用于钢框架-偏心支撑结构之中。对确因建筑等原因需将两种支撑混合应用时,应以偏心支撑耗能梁优先耗能、避免支撑混合耗能的原则,进行必要的弹塑性分析设计,确保混合体系合理的抗震性能。

型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌块填充墙结构抗震性能分析

为研究型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌块填充墙框架的抗震性能,通过有限元软件ABAQUS建立了型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌块填充墙结构的有限元模型,并进行了分析,通过与已有试验结果进行对比,验证有限元建模方法和本构关系的正确性,在此基础上对框架进行了破坏模式分析,并进一步分析了填充墙对框架抗震性能的影响。研究表明,填充墙的应力分布主要是沿斜对角的受拉应力,在填充墙的角部区域应力较大,中部区域砌块发生滑移错动。在试件的加载过程中,加载初期,填充墙对框架的承载力影响较大,在加载后期,由于填充墙发生破坏,填充墙对框架承载力的贡献减弱,但填充墙的存在一定程度上约束了框架的整体变形,延缓了框架柱柱脚的塑性变形。

T型RC框架-钢支撑结构体系的抗震性能

鉴于不规则结构地震响应的复杂性,文章将平面不规则RC框架结构和3种不同类型的钢支撑结合起来,建立大底盘T型RC框架结构模型,并增设X型支撑、倒V型支撑和单斜杆型支撑的结构模型,分别进行了振型分析、反应谱分析和时程分析,以研究不规则RC框架结构的地震响应和增设钢支撑对结构的抗震性能提升效果。研究结果表明,增加钢支撑能有效提升RC框架结构的抗震性能,并减少不规则结构的扭转效应,结构的自振周期、周期比、楼层位移及层间位移角均明显减小。与单斜杆型支撑相比,增设倒V型支撑和X型支撑对结构抗震性能的提升作用更明显,并且增设X型钢支撑结构的抗震性能最佳。

高层钢结构框架-中心支撑体系设计要点

对于高层建筑钢结构框架-中心支撑体系,在设计时应使钢柱的刚度和承载能力符合要求;保证钢梁的抗剪性能满足要求;尽量避免轴压比超过规定的限制值。基于案例工程的结构特点,从结构构造、材料选择、节点连接和抗震计算分析等方面角度,提出保证结构安全性的保护措施建议:使用钢管混凝土柱;节点选择为贯穿型板式连接。

钢框架-混凝土筒体结构加固改造方案优选方法探究

文章致力于优化钢框架-混凝土筒体结构的加固改造方案,以增强其安全性能,提升加固工程的质量。文章首先通过结构功能函数评估加固的必要性,然后选取永定楼消防与结构安全修缮工程作为案例,进行了全面的结构现状调查。基于调查结果,构建了加固效费比模型,并发展了一套评价指标体系。利用TOPSIS方法对不同加固方案进行了综合评价,最终确定了最优的加固改造方案。该方案不仅在经济性、施工周期和后期维护费用方面具有明显优势,而且通过有限元分析验证了其在提升结构安全性和整体质量方面的显著效果。研究结果证实,本研究构建的评价和优选方法能够快速有效地选择出最优加固方案,降低施工成本,缩短工期,并确保加固工程的有效性和安全性。展望未来,应将继续探索更多新型加固技术和更先进的优化方法,以满足日益增长的工程需求,进一步提升加固改造工程的科学性和实用性。

某型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒酒店结构设计

本工程结构高度为87.65m,属于高层结构,采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。采用YJK与MIDAS BUILDING,对结构进行多遇地震下的弹性分析及罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。弹性分析结果表明,结构存在扭转不规则、偏心布置、楼板不连续等不规则项次。针对弹性分析的不规则项次,给出相应的加强措施。根据弹塑性时程分析结果,明确了结构的薄弱部分和构件的损伤情况。此外,本文对穿层柱、型钢混凝土梁柱节点、塔冠、斜柱等专项内容进行了分析阐述。针对穿层柱,采用YJK进行屈曲分析,得到柱的临界承载力。再通过欧拉公式,反算得到穿层柱的计算长度系数。当柱连接钢梁较多时,节点区域施工困难。为此,本文给出了一种新型型钢混凝土梁柱节点,该节点可靠有效,且施工方便。鉴于建筑造型要求,本工程需在屋顶设置塔冠。本文概述了复杂塔冠的设计思路与设计方法。塔楼平面右侧设置斜柱,通过对与斜柱相连的钢梁与楼板进行分析计算,保证了梁板的安全可靠。本文的相关分析可为后续类似结构的设计提供参考。

拉筋对两层两跨钢-混凝土组合框架结构抗震性能的影响

该文开展了2榀2层2跨缩尺比例为2/5的水平往复荷载下方钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁平面框架滞回性能试验研究,分析了柱端拉筋强柱构造对钢-混凝土组合框架结构抗震性能的影响。运用有限元软件ABAQUS建立该平面框架有限元模型,在试验验证的基础上开展柱端拉筋等效配箍率对组合平面框架抗震性能影响规律的研究。分析结果表明:柱端拉筋降低了钢管与混凝土之间的滑移、约束混凝土并加强了钢管对混凝土的约束作用,进而提高了柱端抗弯承载力与耗能能力,间接改变了梁柱线刚度比和抗弯承载力比,挖掘了钢梁的耗能潜力;柱端拉筋强柱构造措施有效提高了钢-混凝土组合平面框架结构的刚度、承载力和耗能能力,分别达70%、20%和50%以上。

钢-混凝土混合结构在支撑大型设备框架中的应用

大型设备的支撑框架,因设备的使用功能特性,其结构承受的荷载分布不均,竖向荷载较不规则。以实际项目为例,探讨钢-混凝土混合结构在工程中的设计方法及其应用。针对钢、混凝土材料的特点,对框架结构体系的选择进行分析,采用材料转换的方法,解决大型设备支撑框架设计的难点;采用钢-混凝土混合结构,充分发挥混凝土材料的抗压性能,以及钢结构强度高、施工速度快等特点,进行结构设计。

中心支撑半刚性连接钢框架抗震性能

为研究单边螺栓与T型钢连接的中心支撑钢框架的抗震性能,对1个1∶2缩尺的单跨单层的钢框架进行拟静力加载试验。采用ABAQUS有限元软件,建立子精细化非线性有限元模型,在验证子有限元模型的可靠性与精度基础上,通过改变支撑的孔径尺寸、壁厚以及形状等变量对框架整体抗震性能进行参数化分析。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合度良好,可用于半刚性连接钢框架在循环荷载下的性能研究。随着支撑孔径和壁厚的增加,框架的滞回曲线更加饱满,刚度、耗能能力和延性皆有明显提升。方形截面支撑的抗震性能对比圆截面更加优异。梁柱节点的半钢性连接方式较刚性连接方式抗震性能更加优异。

双屈服点屈曲约束支撑-钢框架结构抗震性能研究

针对传统钢框架-屈曲约束支撑结构的薄弱层控制难题,本研究提出了一种面向结构最大层间变形控制和薄弱层控制双重需求的并联式双屈服点屈曲约束支撑。相比于已有双屈服点屈曲约束支撑,具有刚度和耗能能力利用率高的优点。基于某钢框架-支撑原型结构,设计了2个传统屈曲约束支撑案例和3个新型双屈服点屈曲约束支撑案例,通过对比各案例的关键地震响应,明确了新型支撑的结构最大变形控制效果和薄弱层控制效果。结果表明:罕遇地震作用下,相比于屈曲约束支撑,新型支撑的最大层间位移角峰值可降低6.2%~21.6%;表征薄弱层损伤集中程度的层间位移角集中系数分别由1.54和1.51最低降至1.29,绝大部分楼层具有了相近的位移角,且小于屈曲约束支撑结构,表明新型支撑引导了薄弱层的迁移,显著减轻了结构变形损伤集中问题。本研究的相关成果可为钢框架-支撑结构的地震响应控制提供参考。

采用牺牲耗能支撑的钢框架-支撑结构抗震性能分析

钢支撑是钢框架-支撑结构中重要的抗侧力构件,研发新型支撑对改进结构的抗震性能具有重要意义。本文以15层钢支撑框架结构为研究对象,采用屈曲约束支撑(BRB)和牺牲-耗能支撑(SED)对比分析结构的抗震性能。弹塑性分析结果表明,BRB始终保持着较高的屈服后强度,结构中与支撑相连的梁、柱在后期承受了附加的轴力,增加了主要结构构件耗能的比例。牺牲-耗能(SED)支撑在达到峰值荷载后,其牺牲元件退出工作,承载力得到有控制的降低,减少了相连框架柱后期所受轴力,使得主结构中的塑性铰得到了一定程度的减少,进而主动吸引更多地震能量消耗在支撑中,达到了在强震作用下更好保护主体结构的目的。

安装钢支撑框架的RC框架连接性能试验研究

为了提高钢筋混凝土框架的平面内强度、刚度和延性,提出了一种在现有钢筋混凝土框架内安装钢支撑框架的新型混合连接方式。对3个一层一跨的钢筋混凝土框架进行改装,分别对试样发生的框架剪切破坏行为、整体弯曲破坏行为和剪切滑移破坏行为进行设计。将改装后的框架同时在水平循环荷载和垂直恒定荷载作用下进行试验。结果表明,所提出的混合连接结构可以有效地在钢支撑框架和钢筋混凝土框架之间传递剪力,并通过夹芯钢板和高强度螺栓提高了边界钢筋混凝土柱的抗剪强度。此外,还提出了估算混合连接方式直接抗剪承载力的计算方法。

带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构模型拟静力试验对抗震设计的启示

介绍一个30层带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构拟静力试验的理论分析结果,并研讨这种结构体系抗震设计的几个关键技术问题,包括:结构因柱和剪力墙拉断造成的整体倾覆破坏模式、框架及核心筒的双重抗震作用及所承受的剪力、倾覆力矩、轴力的调整分配、结构的变形控制、抗震能力设计法遇到的结构设计不尽合理的问题。阐述了高宽比较大的框架-核心筒结构按中震弹性或中震不屈服的性能水准设计的优越性。

带偏心支撑钢框架-混凝土核心筒结构抗震性能研究

在高层钢框架-混凝土核心筒结构的外钢框架部分加设多列式并连偏心支撑、多列帽腰连偏心支撑,采用结构分析与设计的通用有限元分析软件对未设支撑、设置偏心支撑、改变偏心支撑的位置和数量的高层钢框架-混凝土核心筒结构的地震反应特性进行了分析.利用振型分解反应谱法对该结构的自振周期、结构侧移、层间位移角、倾覆力矩比、各层总剪力、各层总弯矩、钢框架承担的剪力及剪力调整系数等指标进行了研究.根据分析结果提出了高层钢框架-混凝土核心筒结构抗震设计的偏心支撑分布方式和帽腰支撑设置的原则,为实际工程设计提供了理论参考.

T形配钢型钢混凝土柱-钢梁框架抗震性能研究

为研究T形配钢型钢混凝土柱-钢梁框架的抗震性能,进行了1榀3层2跨、缩尺比例为1∶3的框架试件拟静力试验,了解其破坏形态、滞回曲线和骨架曲线,分析了试件的延性、耗能能力、刚度和强度退化规律。基于纤维模型对框架试件进行了数值模拟,研究了结构抗震性能在不同轴压比、配钢率和混凝土强度下的变化规律。结果表明:在水平低周往复荷载作用下,试件出现"梁铰"破坏,具有良好的延性和耗能能力,满足"强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件"的抗震设计要求。轴压比对试件屈服后的性能影响较大,结构的承载力和延性随轴压比增大而有所降低,设计时需合理控制轴压比;配钢率主要影响初始刚度和极限承载力,结构的抗震性能随配钢率增大得到有效改善;结构的极限承载力随着混凝土强度增大而提高,但结构的延性会略有降低,设计时需合理考虑。研究成果可为该类结构的设计提供可靠的支撑。

型钢混凝土框支框架-混凝土核心筒结构抗震性能分析

对带型钢混凝土梁式转换层的型钢混凝土框支框架-混凝土核心筒结构进行有限元计算分析,研究了转换层设置高度及转换层上、下等效侧向刚度比变化时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,此类结构的转换层设置高度可适当提高,适合高位转换;抗震设计时,对转换层附近外框架应予以加强,对于高位转换,应重点加强转换层上一层外框架;设计转换层上1～2层的外框架时,相对其它框架柱,应强化框支柱;转换层上、下结构等效侧向刚度比宜控制在0.86～1之间.

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求,进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用,以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型,分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计,并补充了弹性动力时程分析验算,同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明,钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型,塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端,而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型,塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求,适用于高烈度区的多高层民用建筑。

钢支撑-混凝土框架结构多级优化研究

针对最新抗震规范GB50011—2010中所提出的钢支撑—混凝土框架结构体系,结合多级优化思想和SLP算法对其进行优化研究、以结构造价为优化目标函数,以每层构件的最优混凝土强度等级和各单根构件截面尺寸为优化变量,通过强度约束、施工构造约束等为约束条件对钢支撑—混凝土框架结构进行优化。用VB和FORTRAN语言编写了相应的优化程序并结合工程算例对程序的优化效果进行了验证。