梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构的减震研究

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构很好地解决了传统双重抗侧体系由于节点焊接而带来的系列问题,但不可避免地对结构抗震性能产生影响,因此,亟需针对此类结构的消能减震研究。本文以30层梁端铰接的钢管混凝土柱-混凝土核心筒结构为研究对象,通过引入不同构造形式的消能黏滞阻尼伸臂形成减震层,利用OpenSees有限元软件对结构进行弹塑性时程分析,优选出最佳构造形式,并据此对比设置一道及两道减震层时,结构在罕遇地震下减震性能及黏滞阻尼器的阻尼系数和速度指数变化对设置一道减震层结构抗震性能的影响分析。研究结果表明:竖向斜撑型减震层对结构顶点位移、层间位移角、基底剪力的控制效果及自身的耗能效果最佳,而两道减震层结构的综合性能要略优于一道减震层结构,但一道减震层结构对减震层位置变化更敏感,且当减震层位于结构1/3 H层高时减震效果最佳;阻尼系数与速度指数过大或过小均会对结构产生不利影响,而速度指数能有效降低结构的层间位移角,但应注意所带来的位移突变和基底剪力增大问题。

超高层钢筋混凝土框架-核心筒动力弹塑性时程分析

为使结构达到罕遇地震作用下防倒塌设计的抗震性能目标,文章以安徽省淮南市某超高层建筑为例,采用有限元设计分析软件Midas Building建立超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构计算模型,对其进行大震作用下结构的非线性地震反应分析,研究结构在遭遇罕遇地震作用时的顶点位移、底部剪力以及层间位移角等量化的综合性能指标。根据关键构件、普通构件和耗能构件的整体变形、耗能能力以及地震终止时塑性损伤情况,评价结构构件在罕遇地震作用时的塑性变形行为,发现结构设计中的规律问题,找出采用振型分解法难以发现或无法发现的问题,针对结构构件薄弱和刚度突变部位提出相应的处理措施,确保建筑实现大震不倒的目标要求。Midas Building分析结果表明:地震波对结构构件承载力影响较大,且随地震波的持续输入,结构由弹性变形阶段进入弹塑性变形阶段,刚度退化,部分构件进入塑性屈服状态。

极端火灾作用下典型超高层混凝土框架-核心筒结构的连续倒塌分析

911事件以来,意外荷载作用下超高层结构的连续倒塌问题日益受到关注。该文采用考虑高温作用的高性能有限单元、高温破坏准则及生死单元技术,对极端火灾作用下典型超高层混凝土框架-核心筒结构的连续倒塌进行了分析。研究发现,该结构系统中的多层结构共同承受火灾作用时,由于火灾热膨胀变形的影响,超高层框架-核心筒结构产生类似桁架拱的整体受力机制,使得结构体系内不仅在水平方向发生内力重分布,而且在竖向也发生内力重分布。楼盖系统的热膨胀和破坏失效对外围柱的破坏具有重要影响,最终造成外围柱由于较大的二阶效应而发生受弯破坏,触发了整体结构系统的连续倒塌。

超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的弹塑性时程分析

基于合理的材料弹塑性(损伤)本构关系模型,利用通用有限元软件ABAQUS建立了超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的精细有限元模型,考虑了结构的几何非线性和材料非线性性能,包括钢材和混凝土材料的塑性损伤演化。进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,获得了核心筒和楼板的损伤演化过程、顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线以及楼层位移角包络曲线。结果表明,罕遇地震作用下,混凝土最大损伤出现在这类结构体系中核心筒底部和中上部,为保证其在罕遇地震作用下更好的工作性能,建议在相关区域增设型钢或提高剪力墙配筋率等措施。采用非线性有限元分析方法,可较为清晰地揭示这类结构体系在罕遇地震作用下的工作特性,为同类研究提供参考。

绍兴皇冠假日酒店型钢混凝土框架-核心筒结构设计

绍兴皇冠假日酒店位于绍兴迪荡新城景观规划的核心位置,是绍兴市的地标建筑,总高280m。结构形式为型钢混凝土框架-核心筒结构体系,框架柱采用型钢混凝土柱,楼面采用钢梁-组合楼板体系,外围钢梁与柱刚接,楼层钢梁与核心筒及外围柱均铰接,以释放因核心筒与框架柱竖向变形差异引起的附加梁端内力。经方案对比,在16层和37层设置四道伸臂桁架以及周边带状桁架。伸臂桁架在施工阶段分为初固和终固两个阶段,初固阶段保证桁架弦杆自由转动、腹杆能轴向伸缩,在终固阶段达到设计要求。

钢管混凝土框架-核心筒减震结构的控制效果研究

以一30层钢管混凝土框架-核心筒结构为研究对象,在结构不同位置以不同的连接方式设置相同数量的粘滞阻尼器,形成4种减震方案,并进行了三条地震波作用下的弹塑性时程分析,研究结果表明:在大震作用下,与普通钢管混凝土框架-核心筒结构相比,设置了粘滞阻尼器的结构在层间位移角、层剪力和结构耗能等方面均有一定的控制效果;减震控制效果与粘滞阻尼器的设置位置和连接方式有关,将粘滞阻尼器沿高度均匀地设置于核心筒和框架之间时,减震效果最优.在钢管混凝土框架-核心筒结构中设置粘滞阻尼器不同程度地改善了结构的抗震性能,若对阻尼器的设置方式进行优化,将会最大程度地发挥阻尼器的减震效果.

钢管混凝土框架-核心筒结构体系优化设计

在超高层建筑中,钢管混凝土框架-核心筒结构体系成为钢管混凝土结构和框筒结构合理结合的建筑主流结构体系形式.此结构体系是由钢管混凝土柱通过梁与核心筒结构组合形成整体受力体系,体系中最主要的两大部分为钢管混凝土柱和钢管混凝土宽扁梁部分.本文以实际工程为例,借助GSSAP对钢管混凝土框架-核心筒结构体系进行有限元计算和建筑结构分析,进行结构体系的优化设计,得出最优设计方案.

带BRB的钢筋混凝土框架-核心筒结构的地震响应分析

以某20层的钢筋混凝土框架-核心筒结构为研究对象,利用ETABS软件建立普通框架-核心筒结构和带BRB支撑的框架-核心筒两种结构模型,分别采用反应谱分析和非线性时程分析的方法对两种模型进行计算分析对比。结果表明,在多遇地震下,带BRB的钢筋混凝土框架-核心筒结构在层间位移角、最大楼层位移等方面均有一定的控制效果,而且可以提高结构的抗侧刚度和抗扭刚度。在罕遇地震下,带BRB的结构具有很好的耗能效果,能够较好地改善结构的抗震性能。

偏心支撑钢管混凝土框架-核心筒结构的弹性时程分析

在钢管混凝土框架-核心筒结构外框架部分布置竖向偏心支撑和腰(帽)连偏心支撑,形成弱框架,有利于提高结构的整体性和抗震性能.通过算例比较了在多遇地震作用下,几种不同布置形式的偏心支撑钢管混凝土框架-核心筒结构的地震响应:(1)仅设置竖向偏心支撑;(2)在框架外围加设腰连和帽连偏心支撑;(3)加设腰帽连偏心支撑和伸臂支撑.计算分析表明,在框架外围加设腰帽连偏心支撑后,尤其是当部分腰连和帽连偏心支撑与核心筒相连形成伸臂支撑时,钢管混凝土框架-核心筒结构抗震受力性能明显提高.

高层异形型钢混凝土框架-核心筒石雕像结构设计

福建南安62m郑成功大型石雕塑像为我国少有的高层石雕像结构,其结构体系为高层异形型钢混凝土框架-核心筒组合结构。首先采用盈建科(YJK)和MidasGEN两种软件进行了小震弹性计算,同时采用风洞试验及YJK开展抗风性能分析。计算结果显示,结构的层间位移角、侧向刚度比等指标均满足规范要求。然后,采用SAUSGE软件进行动力弹塑性分析,确保结构可以实现大震不倒的性能目标。通过以上分析结果可知,此高层异形组合结构的工作性能均能满足规范要求,可供同类工程设计借鉴。

某带伸臂加强层的型钢混凝土框架-核心筒超高层结构性能分析及试验研究

对某带伸臂加强层的型钢混凝土框架-核心筒超高层结构进行了动力弹塑性时程分析及相关振动台试验,研究该种结构体系的抗震性能及构件损伤情况。研究表明:加强层有效地加强了结构的抗侧刚度,大震作用下结构的层间位移角均能满足1/100的规范限值要求;加强层会引起结构局部刚度、承载力突变,有限元分析与试验结果均表明结构损伤较多出现在加强层附近范围以及结构的底部几层,但损伤可以控制在可接受的范围内;试验研究表明加强层斜撑破坏主要集中在节点区域,斜撑对结构刚度影响很大,应重点加强斜撑节点部位的设计。

钢管混凝土框架-核心筒减震结构的性能研究

随着时代的变化和社会的进步,全球高层建筑发展十分迅速,其结构形式也在不断地变化。其中,钢管混凝土框架-核心筒结构体系被广泛应用于超高层建筑中。而近年来全球的地震频发,如何改善结构的抗震性能和耗能能力成为研究的热点。本文对设置了黏滞阻尼器的钢管混凝土框架-核心筒减震结构体系的抗震性能和协同工作机理进行研究。

增强约束钢管混凝土框架-核心筒结构抗震性能

为了充分发挥钢管混凝土框架-核心筒结构的承载和抗震潜力,提升强震下重要工程结构的安全性,对钢管混凝土框架-核心筒结构体系分别采取柱端拉筋和“强连梁、强墙肢”等增强约束措施,探讨其对位移响应、塑性耗能、震后刚度损伤、二道防线和破坏模式的影响。分析结果显示:1)核心筒作为结构第一道防线,当结构塑性发展程度较小时,采取“强连梁、强墙肢”增强约束措施对结构变形的影响效果更佳;但随着结构进入塑性大变形阶段,采取柱端拉筋增强约束措施对底部加强区的层间变形的改善效果也很显著。2)柱端拉筋增强约束措施对外框架二道防线的抗震性能影响显著,内拉筋构造技术提升了钢管混凝土柱的承载能力,保证了超强地震中框架柱不发生严重破坏,使得外框架将承担更大的地震倾覆力矩和剪力,从而协调内筒一起抵抗地震作用,并减缓内筒的损伤和塑性变形发展,有效发挥二道防线的抗震性能,实现整体结构不倒塌。3)柱端拉筋增强约束措施改善了“强筒弱框”的破坏模式,内拉筋提升了钢管混凝土柱的耗能能力,有效限制了内筒塑性大变形发展,进一步扩大了核心筒墙肢耗能范围,使得墙肢和框架柱的塑性耗能分布更为合理,塑性发展更加均匀,形成了合理的双重防线破坏模式,因而最终减缓了结构整体刚度退化,提升了结构延性和抗震韧性。

中美高层钢筋混凝土框架-核心筒结构抗震设计对比

为综合对比中美抗震设计规范体系的总体效果,根据美国太平洋地震工程研究中心(PEER)给出的典型高层钢筋混凝土框架-核心筒结构案例的设计结果,采用中国规范对其进行了对比设计研究,详细分析了按照中、美规范设计得到的结构构件尺寸、动力特性、设计地震作用和材料用量。并建立了中美两个结构的弹塑性有限元模型,初步研究了二者的抗震性能。通过研究发现,中美抗震设计方法存在较大差异。该研究中,在相同地震危险性情况下,我国规范反应谱的设计地震作用较大,并且我国规范对结构层间位移角的限制比较严格,二者使得按照中国规范设计的结构其设计地震作用以及材料用量均显著高于美方设计结果。但中美设计方案在不同强度地震作用下的抗震性能基本相当。该文对比结果可供我国高层建筑抗震设计研究参考。

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。

高层钢筋混凝土框架-核心筒结构抗震安全评价

为了对高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的抗震安全性能做出评价,在太平洋地震工程研究中心(PEER)基于性能抗震设计方法的基础上,采用我国地震危险性分析的研究成果,利用三维非线性分析程序CANNY建立地震反应分析模型,确定地震波样本选择方法,引入相对谱值调整系数,对结构的安全性能进行预测,由此给出了适合于我国规范的结构抗震安全评价方法。利用此方法对一钢筋混凝土框架-核心筒结构进行了分析,对算例的抗震安全性能指标和位移特性做出预测,分析结果表明,此方法可行,可以用于单体结构的抗震安全评价中,当进行某类结构的抗震安全评价时尚需考虑分析模型和结构设计的不确定性。

型钢混凝土框架-核心筒结构罕遇地震作用下非线性响应分析

以一栋高层办公建筑结构为例,分别采用型钢混凝土框架-核心筒结构方案与钢筋混凝土框架-核心筒结构方案,进行罕遇地震作用下非线性响应对比研究。采用通用有限元分析软件平台ABAQUS建立分析模型,基于用户自定义材料接口引入混凝土损伤本构关系反映混凝土的开裂、压碎等非线性行为。在此基础上,对两种结构方案分别进行罕遇地震作用下的结构非线性时程分析。结果表明:采用型钢混凝土梁、柱构件并非总能达到改善结构整体罕遇地震作用下非线性性能的目的,在El Centro地震波作用下,采用型钢混凝土框架-核心筒结构方案较采用钢筋混凝土框架-核心筒结构方案的位移响应明显减小,而Chi Chi地震波作用下两方案位移响应差别不大,Taft地震波作用下结构采用型钢混凝土框架-核心筒方案时位移响应反而变大。

广州地区250m高钢筋混凝土框架-核心筒结构加强层设置探讨

设置加强层对于结构的受力特性及破坏特征有较大影响,因此加强层的设置合理与否对于实际工程的意义重大。对一栋250m高的钢筋混凝土框架-核心筒结构在不同楼层设置加强层的方案进行建模,并对结构进行小震弹性反应谱法分析、大震静力弹塑性分析及经济效益分析,从结构的抗震性能与经济效益的双重角度得出250m高钢筋混凝土框架-核心筒结构的加强层设置结论与建议。

高层钢框架-混凝土核心筒混合结构振动台试验研究

为了研究高层钢框架-混凝土核心筒混合结构的整体抗震性能,本文设计了一个典型的比例为1/15的20层钢框架-混凝土核心筒混合结构的缩尺模型,在同济大学土木工程防灾国家重点实验室实施了模拟地震振动台试验。本文重点介绍试验中模型结构在各级水准地震作用下的动力特性、加速度和位移反应,描述了模型结构的破坏位置及过程,并根据相似理论得到了原型结构的地震反应。试验研究表明:原型结构基本能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准;核心筒发挥了主要抗侧力作用;结构在大震作用下有较好的延性;钢框架与核心筒的连接节点在结构设计时应给予重视。

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.