高层建筑工程结构抗震设计及其大震弹塑性分析研究

作为一个城市的重要指标,高层建筑可以很好的解决城市的人和地两个方面的问题,成为了建筑界的一个重要发展方向。从抗震特性方面,通过对高耸建筑的结构进行优化,可以提高其整体的稳定性,从而在某种意义上降低因地震引起的房屋及人员的人身和财产的损害。本文就高层建筑工程结构抗震设计及其大震弹塑性进行了分析,能对高层混凝土建筑工程施工建设提出一些建议。

某非对称连体结构大震弹塑性分析与抗震性能评价

成都金控广场A,B座为非对称连体高层结构,两座塔楼层数及层高均相同,但平面尺寸及刚度差异明显,两座塔楼在16-20层通过钢桁架刚性连接形成连体结构。对比分析了单塔结构及连体结构的动力特性,并进行多模型对比确定弹塑性分析模型的精确性,利用有限元软件ABAQUS进行连体结构大震弹塑性动力时程分析。采用基于材料本构的纤维模型,“宏观”上分析大震下连体结构弹塑性变形并与单塔结构进行对比,分析大震弹塑性时程及大震弹性时程的地震剪力,并进行能量响应分析,得到结构在大震下的能量反应规律;“微观”上对结构关键部位及构件进行抗震性能评价,得到了剪力墙、关键楼板及结构连体区构件的损伤及屈服状态,对结构及构件进行大震下抗震性能安全评价,针对薄弱部位提出抗震加强措施,以优化设计。

柳州盛天悦景台1号楼大震弹塑性动力时程分析

本文对柳州盛天悦景台1号楼大震弹塑性时程分析进行了较为全面的介绍,包括分析模型的建立和合理性判断、地震波的选取、大震分析整体结果合理性判断、大震弹塑性损伤情况展示以及结构抗震性能目标复核等。

某高层建筑连体结构设计研究

以某高层建筑连体结构为案例,针对其建筑总高度不高、连接体体量相对较大的特点,对连接体两侧的主体结构进行了框架-剪力墙结构、屈曲约束支撑框架结构、框架结构三种结构体系的选型分析,并对连接体所采用的钢桁架形式进行了优化选型分析,最终采用了主体结构为框架结构、连接体钢桁架以腹杆受拉为主的整体结构形式。研究了该连体结构的自振特性、层间刚度及层间位移角的分布特征。对该连体结构的一些关键问题进行了研究,包括连接体钢桁架上下弦楼板应力、关键构件和节点的设计、抗连续倒塌能力以及构件性能目标和大震下结构的变形和损伤情况。分析结果表明,该高层连体结构的结构选型合理,结构具有较好的整体性,关键构件和节点的设计均能达到预设的性能目标且构造合理,连体结构具有较好的抗连续倒塌能力,可满足大震不倒的性能目标要求。

旭辉七里庄综合楼超限异形墙结构设计

旭辉七里庄综合楼项目建筑方案来自美国斯蒂文·霍尔建筑师事务所,结构形态较不规则。地上采用剪力墙结构体系,局部剪力墙在地下2层顶板进行转换,基础采用筏板以增强整体性。本工程属于特别不规则结构,设计时采取了对应加强措施。使用SATWE和ETABS软件对多遇地震下结构进行分析,主要整体指标均满足规范要求。此外,针对此不规则结构还进行了一系列专项分析,包括异形墙体分析、性能化设计与剪力墙型钢布置、中震楼板应力分析、舒适度分析、温度作用分析和大震弹塑性分析。结果表明,本工程结构设计安全合理,可以满足抗震设防要求并实现预期建筑功能。

东江之星超高框架-核心筒结构抗震超限设计

东江之星商业中心项目位于广东省东莞市,抗震设防烈度为6度(0.05g)。18号商业、办公楼房屋高度247.85m,为超B级高度高层建筑,采用框架-核心筒结构,存在超高、局部楼层楼板不连续、穿层柱等超限项。为保证结构的抗震性能,项目采用了延性较好的内置钢管叠合柱。根据项目特点确定合理的抗震性能目标,采用多种有限元计算软件对结构进行小震、中震弹性分析及大震弹塑性分析。

某钢框架支撑结构设计与分析

办公建筑形式越来越复杂,钢框架支撑结构体系在此类建筑中广泛应用。针对某采用钢框架支撑结构的办公建筑,进行了静力分析和反应谱分析,同时从小震弹性时程分析、钢结构性能化设计、大震弹塑性时程分析等方面分析了结构方案的可行性和合理性。由于建筑结构的复杂性,同时对结构超长温度效应、楼板舒适度,跃层柱的稳定性等难点问题进行了专项分析论证,采取了合理的设计措施。结果表明,本工程采用的结构方案可靠合理。

某大型商业综合体结构超限分析

某大型商业综合体高度为27.450m,对于这座高层建筑,我们选择了框架-BRB的结构。该项目包含了扭曲、凹陷、楼板的不连贯性、尺度的剧烈改动、零部件的中断、局部的非标准形状以及抗扭刚度较低的7个特点,因此被归类为非标准的超高层建筑。为了增强其结构的刚度,我们在楼梯间和其他区域安装了层间梁和屈曲约束支撑(BRB),希望本文的研究成果能为读者提供一定的参考价值。

不规则剧场结构抗震设计分析

某剧场为不规则空间结构,对结构进行了小震下的弹性对比分析和大震动力弹塑性分析,并对穿层柱进行了屈曲分析。分析结果表明,整体结构构件截面和配筋适宜,满足性能化设计要求。

昆明螺蛳湾中心超限高层建筑抗震性能化设计研究

昆明螺蛳湾中心由2#、3#、5#三幢超高层塔楼及商业裙房组成。其中3#塔楼地上49层,结构高度216.6m,采用钢管混凝土框架-钢骨混凝土核心筒结构体系,设置2道加强层,除结构高度超限外,还存在尺寸突变、构件间断、楼层受剪承载力突变、塔楼偏置等多项不规则类型。采用基于性能的抗震设计方法,提出适合该工程实际情况的抗震性能目标和不同构件的抗震性能设计指标,进行基于等效线性化方法的中震和大震下结构关键构件的性能指标验算和复核。采用等效迭代方法计算时,由于考虑部分水平构件的屈服影响,结构整体刚度降低,各楼层总地震剪力和核心筒分担的地震剪力随之减小,但外围框架分担的地震剪力却呈增大趋势。同时还应用混凝土材料非线性本构在ABAQUS中的二次开发,进行罕遇地震下的动力弹塑性时程分析。结果表明,核心筒墙肢仅少量发生受压损伤,局部钢管进入塑性状态,连梁受压损伤明显,钢梁普遍进入塑性且塑性应变程度相对较大,起到了较好的耗能作用,结构整体抗震性能良好,关键构件的抗震性能指标满足预设的性能要求。

某超限高层基于性能的抗震性能研究

随着中国经济的不断发展,建筑的高度和复杂程度不断地增加,且越来越多的建筑高度和复杂程度超出规范规定的限值。分析超限结构在地震作用下的可靠程度是一个极具意义的研究课题。运用基于性能的抗震性能研究方法,对工程实例进行小震弹性分析、时程分析、中震弹性和中震不屈服、大震弹塑性分析,从而确保结构符合"大震不倒、中震可修、小震不坏"的要求。

李自健美术馆钢结构基于性能的抗震设计

李自健美术馆采用巨型框架-支撑钢结构体系,圆环工作室以3个巨型柱悬挑的17榀主桁架为受力骨架,主桁架通过内、外环桁架连系为一个整体,环向最大跨度44.6 m。采用基于性能的抗震设计方法,提出适合该工程实际情况的抗震性能目标和不同构件的抗震性能设计指标。对结构进行小震弹性、中震弹性和中震不屈服验算,以及大震作用下的弹塑性分析。结果表明,仅支撑和巨型柱柱底出现塑性铰,数量不多,塑性发展不大。结构整体抗震性能良好,关键构件的抗震性能指标满足预设的性能要求。

某高宽比超限住宅抗震设计与分析

针对塔楼高宽比超限而引起的结构抗倾覆能力不足、抗侧力刚度不足以及墙肢抗拉强度不足等问题,采取改变结构平面布置方式,将高塔楼与相邻低塔楼连接形成底部呈"L"形的组合塔楼,增加结构底部等效抗倾覆力臂。根据组合塔楼引起的多项平面及竖向不规则情况,设定相应抗震性能目标,采取对楼板薄弱部位和立面收进部位进行小震和中震下楼板应力分析、塔楼在大震下的静力弹塑性推覆分析和动力弹塑性时程分析,对结构在设计大震作用下的非线性性能给出定量解答,研究结构单体在罕遇地震作用下的变形形态、构件的塑性及其损伤情况,以及整体结构的弹塑性行为,并根据计算结果对结构的抗震性能给出评价、指导结构后续设计。

长沙某商业综合体结构设计

长沙某商业综合体建筑结构体型较为复杂,存在转换柱、斜柱、楼板大开洞、大跨度、大悬挑、跨地铁连廊、结构超长、多梁交汇等设计难点。转换柱根据结构的跨度及荷载需求采用型钢梁和混凝土支撑两种方式,倾斜角15°以内的斜柱采用普通钢筋混凝土柱,15°~30°的斜柱采用型钢混凝土柱;大跨度及大悬挑结构采用型钢梁及预应力梁,东西商跨地铁连廊、过街连廊、采光顶分别采用钢桁架、大跨钢梁、单层网壳处理。在部分楼梯间位置增设了混凝土斜撑,控制结构的周期比不大于0.9。采用YJK软件分析了楼板舒适度及温度应力,对多梁交汇节点增设环梁或改用钢管混凝土柱与短钢梁连接确保复杂节点混凝土浇筑质量;对结构进行了大震弹塑性时程分析,结果表明大震作用下结构处于基本完好的状态。

杭州下沙大剧院结构设计重点及难点分析

杭州下沙大剧院为复杂多塔连体结构,下部采用钢框架-钢支撑结构,屋面采用大跨双层空间桁架,采用单层空间网壳结构做落地墙面。本工程根据建筑功能分为两个结构单元,分别对应剧院和多功能厅。介绍了剧院结构设计中的重点,包括多遇地震下的结构响应、振型分解反应谱法和时程分析法的对比、重要节点的有限元分析、连体结构的屈曲分析、空间结构的大震弹塑性分析、超长结构楼板温度作用分析、楼板的大震下应力分析及舒适度分析、风荷载下的结构响应、通高柱计算长度分析和抗连续倒塌分析等,以验证设计的合理性和安全性。

徐汇滨江某200 m高层结构抗震设计

对抗震超限塔楼采用两种不同软件进行对比分析及复核。补充小震弹性时程分析,寻找结构薄弱部位,保证计算的准确性。对塔楼进行中震、大震等效线性化分析,复核核心筒墙肢受拉情况及抗弯、抗剪承载力。对楼板缺失及连接薄弱部位进行楼板应力分析。对底部外围跃层框架叠合柱进行承载力和屈曲分析,复核相关构件计算长度系数。补充塔楼大震动力弹塑性分析,确保其在大震下结构不倒塌,同时验证结构的关键构件在预估的罕遇地震作用下不屈服,并具有较好的延性。

中国国际丝路中心大厦结构分析与设计

本工程位于高烈度地区,通过研究超高层建筑结构受力和变形的特点,结构设计采用消能减震设计方案,在核心筒和外框柱之间采用传统伸臂桁架和阻尼伸臂桁架相结合的形式。小震弹性分析、中震等效弹性分析及大震弹塑性分析结果表明该结构体系受力合理,阻尼伸臂桁架提供的附加阻尼可有效控制结构地震反应,特别是大震下的弹塑性变形,保护关键构件,提高整体结构抗震性能。

兰州恐龙园室内馆大跨度网壳结构设计

兰州恐龙园室内馆为跨度170m的轻质大跨屋面,采用双层网壳实现。总结了上部网壳的结构设计指标;地震工况下补充分析了大震弹塑性分析、屈曲稳定分析;对于抗风设计考虑了数值风洞分析;考虑大跨度施工的难度,对施工方案做了简要介绍。最后对用钢量做了总结。

某跃层结构的超限分析设计

重庆某项目4#楼为跃层剪力墙结构,在扭转不规则、两侧凹进和楼板开洞率方面存在超限情况,且存在穿层墙的抗震不利因素。超限分析设计时优化了结构体系,选取了合理的性能目标。进行了多遇地震、设防地震、罕遇地震下的各种分析验算,以及其他有针对性的补充分析。对结构构件提出了有针对性的超限措施。

某框架核心筒结构体型收进部位抗震分析与加强

本文对某超高层建筑体型收进部位进行了深入的计算分析,结合大震弹塑性时程分析结果,阐述了体型收进部位的受力特点,分析了相关部位在地震下的破坏机理,给出了针对性的抗震加强措施,最后通过大震分析验证了改进效果。