钢管混凝土斜交网格筒结构地震能量反应分析

结合所建立的钢管混凝土柱的轴向恢复力模型对斜交网格筒结构进行了弹塑性时程分析,研究了结构中各能量项的分配规律,从结构-构件-楼层3个层面,依次分析了滞回耗能的分配规律,并探讨了结构动力特性和地震动参数对滞回耗能分布的影响。研究表明:结构主要依靠阻尼耗能和滞回耗能平衡地震输入的能量;斜柱和连梁是斜交网格筒结构的主要耗能构件;斜柱的滞回耗能随楼层增高递减且在模块相接处有明显突变,设计时此处应避免出现较大的刚度突变。研究从能量的角度揭示了斜交网格筒结构的损伤模式和耗能机制,为建立此类结构的地震损伤评估方法提供了参考。

钢管混凝土斜交网格筒结构抗震性能研究

采用PERFORM-3D对钢管混凝土斜交网格筒结构进行静力弹塑性和动力弹塑性时程分析。分析该结构的屈服路径、侧向位移及层间位移角、剪力滞后效应、斜柱损伤及损伤分布模式。结果表明:钢管混凝土斜交网格筒结构传力途径明确,具有较大的抗侧刚度和较好的空间工作性能,且主次节点可以有效地平衡各斜柱内力差,使节点层变形小于其它非节点层;斜交网格筒结构的剪力滞比沿楼层高度由正剪力滞比转变为负剪力滞比,且随着结构的塑性发展,结构首次出现负剪力滞后的位置有所下降;不同类型地震波及不同加速度幅值对斜柱层损伤值影响较大,而对斜柱层损分布模式影响较小。

高层CFST斜交网格筒结构延性影响因素分析

高层CFST斜交网格筒结构体系具有较大的水平侧向刚度,可以大幅减少水平荷载作用下的结构水平位移响应,其结构的延性性能也备受关注。据此,为了研究斜柱的径厚比、轴压比,结构的高宽比以及是否设置屈曲约束支撑对高层CFST斜交网格筒结构的延性影响,并基于Pushover方法分析其对结构延性的影响程度。研究表明:随着斜柱径厚比增大,结构侧向位移和层间位移角减小,结构延性系数减小。斜柱轴压比越大,结构侧向位移和层间位移角越小,结构延性系数越小。结构的高宽比越大,结构侧向位移越大,结构延性系数越小。在结构模型构件截面尺寸保持一致的情况下,设置屈曲约束支撑可大幅提高结构延性,建议视工程具体情况合理设置局部屈曲约束支撑。

竖向荷载作用下高层建筑斜交网格筒结构外鼓侧移研究

高层建筑斜交网格筒是一种新型的高层建筑结构,其主要受力构件是斜向交叉的柱。在竖向荷载作用下,斜交网格筒结构的受力与变形特点有异于传统的正交结构。通过有限元分析发现,斜交网格筒结构在竖向荷载作用下会发生外鼓而传统正交结构无外鼓。同时,采用有限元方法对竖向荷载作用下斜交网格筒的外鼓进行了变化参数分析,总结出了影响斜交网格筒结构外鼓的主要因素,进而提出了减小外鼓侧移的工程措施。

基于整体稳定的斜交网格筒结构失效判别指标研究

高层建筑结构失效演化过程的量化分析是实现基于性能抗震设计方法的关键步骤之一,为了得到斜交网格筒结构体系基于整体稳定的失效判别方法,基于连续化方法的体系变形分析,给出斜交网格筒结构体系的初始等效抗侧刚度求解方法,并对体系的变形形态进行了探讨;通过整体稳定平衡分析得到斜交网格筒结构体系瞬时等效刚重比与结构响应的关系,并提出了基于瞬时等效刚重比变化的失效判别方法;通过对结构进行20条地震波罕遇地震作用下的弹塑性时程分析及斜交网格筒子结构模型试验,验证了该方法的正确性。

斜交网格筒结构侧向刚度影响因素研究

目前斜交网格筒结构的力学性能研究滞后于工程实际应用。利用SAP2000结构分析软件对斜交网格筒结构进行了侧向荷载作用下的静力弹性分析。分析了斜柱角度、结构高宽比、主环梁跨数、斜柱和环梁的相对刚度、有无角柱以及杆件连接形式等因素对斜交网格筒结构抗侧刚度的影响,明确了其中影响斜交网格筒结构侧向刚度的主要因素,为该类结构体系的设计及应用提供参考。

斜交网格筒结构弹性受力性能研究

以钢管混凝土斜交网格筒结构为研究对象,利用SAP2000结构分析软件对其进行静力弹性分析,研究其在竖向及水平荷载作用下的内力及变形特点。通过分析得出了斜交网格筒结构在竖向和水平荷载作用下内力和变形的基本特点,为该类型结构设计及工程应用提供参考。

高层斜交网格筒结构分析的辛体系

阐述了高层斜交网格筒结构的一般分析方法,并基于连续化方法,利用分段三次样条插值,用以构造结构断面的纵向位移函数,采用哈密顿力学的方法,并计及剪力滞后,建立侧向荷载作用下高层斜交网格筒结构分析的哈密顿对偶体系,从而为本类结构简化求解提供一种新体系。

基于哈密顿力学的斜交网格筒-核心筒结构协同分析

高层斜交网格筒-核心筒结构是由斜交网格筒与核心筒组成的新型双抗侧力体系,协同分析是结构简化计算的基础。采用连续化方法将斜交网格筒等效为正交各向异性连续筒体,考虑其剪力滞后效应;将开有洞口的钢筋混凝土核心筒简化为双肢剪力墙模型,建立同时考虑内外筒弯曲变形和剪切变形的并联铁摩辛柯梁模型。采用哈密顿力学求解体系对结构进行协同分析,导出结构协同工作的哈密顿正则方程,用两端边值问题的精细积分法求出结构的侧移、网格斜柱轴力和核心筒剪力墙内力,理论推导过程便捷、数值计算结果精确。与有限元方法对比,二者结果吻合良好,误差不超过5%。对结构协同工作性能的影响因素进行了分析。结果表明:基于哈密顿力学的斜交网格筒-核心筒结构协同分析新方法,为斜交网格筒-核心筒结构分析提供了新途径。

高层斜交网格筒结构受力层间位移的计算及其应用

推导了斜交网格筒结构单元体的抗剪刚度、抗弯刚度以及竖向刚度的计算公式.通过连续化变形分析方法,给出了该类结构在三种典型荷载作用下的水平位移简化方法及其等效抗侧刚度.分析了结构体系的层间位移组成,给出了受力层间位移在弹性和弹塑性阶段的简化计算方法.采用PERFOR-3D软件分析了该类结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度的变化规律,并进行了参数分析.结果表明:斜交网格筒结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度方向均呈现先增大后减小的趋势;层间位移和受力层间位移最大值所在位置不同,且受力层间位移随楼层高度增加,其所占的比例逐渐下降,最大比例约为80%,建议同时考虑受力层间位移角和层间位移角作为该类结构的变形控制指标.斜柱角度、斜柱截面、主环梁跨数以及结构高宽比均对结构的层间位移有较大影响;而对于受力层间位移,斜柱角度和斜柱截面对其影响较大,主环梁跨数以及结构高宽比对其影响较小.

高层建筑斜交网格筒结构抗侧移性能及弹塑性分析

为研究高层建筑斜交网格筒结构在多遇和罕遇地震下的抗震性能,根据广州西塔项目,建立符合我国现行GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的斜交网格筒结构,并建立与斜交网格筒结构材料用量相等的传统框架-剪力墙结构,在此基础上从结构的抗侧刚度、剪力滞后、内外筒体剪力和倾覆力矩分布规律以及两种结构在弹塑性阶段时塑性铰的发展破坏程度、结构倒塌机制以及结构延性进行对比分析。研究结果表明:和传统的框架-剪力墙结构相比,斜交网格筒结构的空间整体协同受力性能更强,斜交外筒对于整体刚度的作用明显,层间位移角的增长远小于传统框架-剪力墙结构。斜交网格筒结构中外筒斜柱的重要性更高,塑性铰发展数量较少、耗能能力不足,延性较差。因此,加强外筒斜柱的强度和稳定性设计是保证整体结构在罕遇地震下外筒结构不至于倒塌的关键。

斜交网格筒结构角部X形节点受力影响分析及实测验证

目前关于斜交网格筒结构力学性能研究多集中于结构整体受力性能分析,忽略了局部复杂区域对结构整体受力效应的影响。基于这一背景,本文首先进行了结构分析,针对斜交网格外筒角部存的局部复杂区域,通过改变角部空间节点的模型参数建立了不同折线模型;探讨了在竖向和侧向荷载作用下该节点区域传力路径和内力分布特点;分析了复杂局部区域对结构整体以及局部相关构件内力分布的影响。依托实际斜交网格筒超高层结构,对该结构角部复杂区域建立现场应力监测系统,实测了相关构件施工过程中的应力变化,并与施工过程模拟结果进行对比分析。揭示了实测中环梁轴力以及斜柱弯矩的变化规律,补充说明了角部区域的复杂性,验证了结构局部复杂区域、相关构件的传力路径以及内力分布特点。

高层斜交网格-RC核心筒结构协同受力性能研究

为掌握斜交网格筒与混凝土核心筒协同工作的受力性能,采用PERFORM-3D软件对10个不同结构特性的高层斜交网格-RC核心筒结构模型进行了静力弹塑性分析。总结了此类结构受力和塑性发展过程、变形能力及其影响因素,并从内外筒抗侧刚度的发展过程以及剪力分配规律等方面阐述了这类结构体系内外筒协同工作时的受力性能,给出了斜交网格外筒层剪力沿高度分布规律;明确了斜交网格筒的屈服路径以及斜柱传力过程。研究表明:此类结构体系关键构件的屈服顺序为:连梁、斜柱、剪力墙墙肢;结构抗侧刚度发展过程可分为两大阶段,剪力分配过程分为三大阶段;结构体系的整体变形模式呈弯剪型且空间协同工作性能较好,剪力滞后效应较小。

超高层斜交网格筒体结构减震设计研究

以云南省某超高层斜交网格筒体结构为工程背景,对斜交网格筒体结构进行减震设计研究。通过在原斜交网格筒体结构设置黏滞阻尼伸臂桁架、在斜交网格斜撑位置附加黏滞阻尼支撑以及在上部分叉巨柱间设置黏滞阻尼器,形成斜交网格减震结构。分别对比研究了该减震结构的减震效果、不同地震输入方向下结构的附加阻尼比取值、阻尼器参数的优化以及减震结构在罕遇地震作用下的抗震性能。分析结果表明:斜交网格减震结构具有良好的减震效果;在罕遇地震下,该结构表现出良好的抗震性能。

海能达全球总部大厦大震动力弹塑性分析

海能达全球总部大厦为总高197.6m的商业办公综合体,采用了斜交网格钢筒-混凝土偏筒的结构体系。该结构存在扭转不规则、楼板不连续、尺寸突变以及局部不规则4项一般不规则超限项,1项塔楼偏置特别不规则超限项,为超限高层建筑,需要进行抗震性能化设计。为评估结构在大震下的抗震性能,采用ABAQUS软件对本结构进行大震动力弹塑性分析,进而对整体结构变形、混凝土筒体、斜交网格钢筒以及钢桁架、楼板的混凝土损伤情况及钢筋、钢材的塑性发展情况进行评价,为后续施工图设计提供计算依据。分析结果表明结构具有较好的抗震性能,能够实现预定的性能目标,结构体系安全可靠。