巨型混合框架-核心筒结构的性能分析

巨型混合框架-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、混凝土核心筒与伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的超高层结构体系。为了有效地提高巨型混合框架-核心筒结构的抗侧刚度和内外筒之间的协同工作性能,可采取以下措施:增加巨型梁的刚度;增加伸臂桁架的刚度;增设巨型支撑。分析结果表明:设置跨越两个楼层的巨型梁或伸臂,或增设巨型支撑,都可以提高结构抗侧刚度和缓解刚度突变,其中,增设巨型支撑的效果最明显。竖向荷载作用下,布置双层巨型梁或设置巨型支撑均可提高次结构到主结构的内力传递效率;布置双层伸臂可减小核心筒的轴力,提高核心筒的抗侧储备。水平地震作用下,巨型支撑直接提高外框架刚度,使框架底部剪力和弯矩都明显增大,框架容易满足"第二道防线"的要求。

复杂形体超高层钢框架-混凝土核心筒混合结构减震的研究

以拟建超高宁夏电视塔(NXTVT)工程为背景,利用SAP2000建立其三维有限元分析模型。超高宁夏电视塔呈现底部小、上部大、中部略呈细腰形的花瓶状复杂形体;而且,楼层的不连续分布导致结构质量和侧向刚度沿竖向分布的不均匀。因此,整体结构形式复杂,对抗震要求高。首先,对结构的动力特性进行分析研究。在此基础上,使用振型分解反应谱法和FNA动力时程法对该结构的地震反应进行多维分析。接着,对安装非线性液体粘滞阻尼器(NFVDs)结构进行动力时程分析,以评价NFVDs对该结构的多维减震性能。通过大量的计算分析与比较,综合出了许多有益的结论与建议,为该实际工程或类似工程的减震设计提供参考依据。

高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构破坏过程的数值模拟

利用ABAQUS通用有限元程序对钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的破坏过程进行了数值模拟。研究结果表明:该类结构在弹性阶段,芯筒承担绝大部分的水平力,一旦芯筒开裂,钢框架开始承担大部分水平力,且随着地震作用的加强,承担比例不断加大,钢框架起到了抗震第2道防线的作用;芯筒在地震往复作用下首先在底部开裂;随着损伤的不断积累,底层几乎全部开裂,中部沿楼板四周也开裂;框架在中震与大震作用下均处于弹性阶段;在特大震作用下,先底柱后中部梁出现塑性绞;楼板在地震作用下产生了较大变形,在与芯筒和钢框架梁相连部位均产生了大量裂缝;该类结构在地震作用下是双重抗震体系。

横向钢梁空间约束作用对钢框架-混凝土核心筒结构弹塑性地震反应的影响

本文基于文献[5]建立的钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应的拟三维分析模型,进一步考虑钢框架和核心筒之间横向梁的空间扭转作用,讨论了横向梁空间约束作用对钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应的影响。算例分析表明:进一步考虑横向梁的空间扭转作用后所得的楼层位移和层间位移角比只考虑竖向作用所得的值偏大,可见,采用考虑横向梁空间竖向和扭转约束作用的拟三维分析方法更合理。

不同R-μ-T关系对比研究及其在高层混合结构位移需求估计中的应用

本文结合弹塑性反应谱的研究,给出了求解钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构位移需求的基本步骤,并采用不同的R-μ-T关系计算了某15层混合结构的位移需求。结果表明:选取不同模型计算所得的位移需求有一定的偏差,偏差大致在25%以内,其中Newm ark&Hall模型会较大幅高估结构的位移需求。通过比较,本文最终选取吕西林、周定松模型,其估计的位移需求与弹塑性时程分析结果的偏差基本控制在30%以内,可以为工程界接受。对比分析不仅表明了选取该模型的合理性,同时说明弹塑性反应谱法是一种比较有效的估计此类结构位移需求的方法,在混合结构基于性态的抗震设计中具有应用价值。

框架-核心筒高层混合结构的三维空间弹塑性抗震分析

准确预测结构在强震作用下的非线性行为,对评估结构抗震设计的安全性具有重要意义。在总结了现有的结构弹塑性分析模型基础上,以通用有限元程序MSC.MARC为平台开发了一系列新的结构弹塑性分析模型。通过对试验的模拟,表明这些模型可以直接将构件的非线性节点力(轴力、剪力和弯矩)、节点变形(平动和转动)和材料的非线性应力-应变行为联系起来,能够较好地模拟各种复杂受力构件的滞回行为和轴力-双向弯曲-剪切耦合行为。同时,借助通用有限元程序的前后处理功能和非线性计算功能,这些模型可以细致地模拟地震作用下整体结构的三维非线性地震响应。利用所开发的分析模型,对一个复杂框架-核心筒高层混合结构实际工程进行了弹塑性动力时程分析,较好的模拟了该工程结构在地震作用下的复杂抗震行为,并根据不同强度地震作用下的分析结果,说明该工程外框架与4个子筒组成的核心筒可组成有效的双重抗震结构体系,并具有连梁、子筒和外框架三道抗震防线,为工程抗震设计提供依据。

在抗震设计中带加强层框架-核心筒混合结构合理刚度的评价

带加强层的框架-核心筒混合结构广泛用于超高层建筑,在高烈度地区的抗震设计中,加强层刚度的选择对结构位移和相关构件的承载力有显著影响,这也成为性能化设计中的重点,一般要通过多次调整试算才能达到合适的状态。为了减少反复调整的工作量,在设计中寻找一种简单可行的刚度评估方法,以弹性阶段刚度解析为基础,结合对位移的控制,讨论各组成部分之间的刚度协调关系,得出了这种结构的刚度评估方法和刚度参数的合理取值范围。最后,以8度区某实际的带加强层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构为例,应用上述方法对此结构进行了调整优化,经弹性和动力弹塑性分析及振动台试验表明,调整后的结构更趋于合理状态。

框架-混凝土核心筒混合结构位移限值的探讨

框架-混凝土核心筒混合结构在我国已得到广泛应用,但对其水平位移限值的研究尚不完善,还存在诸多问题。通过理论分析和有限元计算,讨论了高宽比对结构变形的影响,明确了高宽比与位移限值间的相关性。通过四个算例的位移特性和安全性的比较,认为相对层间位移角和顶点位移角可以作为层间位移角的有效补充,而且当外围框架类型不同时,宜视位移指标不同给出相应的位移限值。

基于简化模型的钢框架-混凝土核心筒混合结构竖向变形计算

目前考虑收缩徐变影响的钢框架-混凝土核心筒混合结构竖向变形的研究,大多是通过建立较为复杂的有限元模型进行分析,而通过简化分析的研究则很少。着眼于工程实际应用,提出简化模型,通过简化分析来研究考虑收缩徐变影响的钢框架-混凝土核心筒混合结构竖向变形。首先建立钢框架-混凝土核心筒混合结构的简化模型,基于简化模型推导考虑收缩徐变影响的楼层竖向位移及钢框架柱与核心筒竖向位移差简化计算公式,然后依据大连远洋大厦结构模型,用简化分析方法分析了该结构的竖向变形特征,并以MIDAS/Gen分析所得的结构竖向变形为基准,考察了简化分析的准确性。结果表明:基于简化分析的竖向位移及竖向位移差随楼层的变化规律与有限元分析结果基本相同,误差在工程可接受的范围内。

外框架柱倾斜对混合结构受力性能的影响

利用ETABS及SAP2000结构分析软件,对带倾斜外框架柱的型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构进行受力分析,分析表明,外框架柱的倾斜对结构整体位移没有影响,但在倾斜起始层引起较大的楼层水平力,应采取措施保证楼层水平力的传递。

外框拱转换在某框筒结构中的应用分析

以TCL先进半导体显示产业总部为背景,介绍了框架-核心筒混合结构中采用拱结构转换外框柱的应用与分析。通过模型对比,评估了拱结构对整体结构抗侧刚度的影响。针对单拱转换外框柱的结构特点,分别进行构件内力和楼板应力分析,探究了核心筒与外框拱之间的剪力传递机理,采取相应的构造加强措施。针对拱结构的关键节点,建立实体有限元模型进行分析,并考虑了钢管混凝土的脱粘效应,确保了节点的构造合理。通过合理的楼面梁布置及屈曲分析方法,可保证拱结构平面内外的稳定。施工模拟分析结果表明,通过预留施工缝可以减小拱结构拉梁上楼板轴拉力。综合以上分析结果,在框架-核心筒混合结构中采用拱结构转换技术可行,通过相应的计算分析和构造措施可有效保证结构的安全可靠。

高层钢筋混凝土框架/混合框架—核心筒体系技术经济比较

选择高度为118,150,177m的三个工程实例,分别采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系和混合框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系进行设计和计算,对两种结构体系进行了技术和经济两方面的对比和分析。探讨了两种结构体系随高度增加显现出的规律和经验。对比结果显示:混合结构体系的结构质量减小20%,风载效应增大10%,地震效应减小15%～25%,工程总造价增加10%～12%,有效使用面积和楼层净高度增加、施工速度更快、抗震性能好,综合而言,混合框架-核心筒结构体系具有一定优势。

钢框架-混凝土核心筒混合结构体系设计与分析

通过对蒙元文化博览园二期项目——草原民族艺术塔的钢框架-混凝土核心筒混合结构的设计分析,验证了该结构体系的安全性。利用弹塑性动力时程分析软件PKPM-SAUSAGE对该结构进行弹塑性以及耗能分析,研究钢框架-混凝土核心筒混合结构体系的抗震性能,为同类结构设计提供参考。

组合框架梁刚度增大系数取值研究

分析了钢框架-混凝土核心筒混合结构中组合框架梁正弯矩区截面抗弯刚度增大系数的变化范围和负弯矩区楼板翼缘有效宽度范围内钢筋对梁截面惯性矩的增大效果,对受力状态与组合框架梁负弯矩区长度的关系进行了深入研究,提出了变刚度组合框架梁刚度增大系数的计算方法,探讨了各种因素对混合结构中组合框架梁刚度增大系数的影响,并给出了混合结构设计时框架梁刚度增大系数的取值建议。

郑州蓝码大厦高层混合结构设计

介绍了郑州高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的设计内容,包括结构布置、抗震计算分析、主要抗震措施及有关的结构概念设计,说明对混合结构设计应采用恰当的计算程序和计算模型,并采用恰当的概念设计和构造措施,减少两种不同材料性能的不利影响,内容可供同类工程设计时参考。

广州某超限高层办公楼结构设计

该项目主体高280.050m,采用混合框架-钢筋混凝土核心筒结构体系,属于超限高层建筑。本文介绍了该项目的结构体系、工程超限情况及有针对性的构造加强措施。采用了SATWE和ETABS两种软件进行结构整体分析,并采用PERFORM-3D进行弹塑性分析。计算结果表明结构在罕遇地震下处于延性阶段,结构抗震性能满足规范要求。

星河湾总部大楼抗震性能设计

本项目主体高254.5m,采用混合框架-钢筋混凝土核心筒结构体系,属于超限超高层建筑。采用基于性能的抗震设计方法进行设计,抗震性能目标取C级。采用SATWE和ETABS两种软件进行结构整体分析,并采用Perform-3D进行动力弹塑性分析,计算结果表明结构在罕遇地震下处于延性阶段,结构抗震性能满足规范要求。

底部多层通高穿层柱超高层结构设计与分析

陕建丝路创发中心1#楼结构高度200m,采用框架-核心筒混合结构体系,底部5层外框架存在部分楼板不连续,形成多层通高,进而产生薄弱层、软弱层、大长细比穿层柱等超限项。重点分析了底部通高层采用不同组装模式时结构侧向刚度比的分布变化情况,探讨了底部通高层对外框架分担剪力比、倾覆力矩比的影响。通过等效弹性反应谱分析、弹塑性时程分析,对结构在中、大震下的抗震性能进行了分析与评估。对底部加强部位剪力墙、框架柱采取了加强措施,对30m通高穿层柱进行了大震稳定性分析,保证结构底部薄弱部位不发生集中破坏。结果表明,对核心筒剪力墙和框架柱采取加强措施后,可较好地解决底部存在多层通高穿层柱的框架-核心筒结构薄弱层或软弱层问题;钢板剪力墙能明显提高剪力墙的刚度和承载力,控制大震作用下剪力墙底部加强部位在中度损伤范围内。结构可以实现预期的性能目标。

天津环渤海大饭店超限结构抗震优化设计

天津环渤海大饭店主楼高188.4m,采用带加强层的混合框架-核心筒结构体系。基于初始设计方案在选定的地震波下的大震弹塑性时程分析结果中出现的结构层间位移角超限、部分墙体损伤集中且较大等问题,进行了三次有针对性的结构方案调整。重点研究了核心筒墙体开洞、加强层刚度调整等措施对结构整体位移和关键构件损伤方面的影响,以及大震弹塑性时程分析方法在结构抗震优化设计过程中的应用,同时对比了有限元计算中核心筒墙体与框架梁之间采用铰接或刚接对整体结构刚度和位移的影响。最终在较为经济的条件下使结构在整体指标和构件性能两方面均达到了"大震不倒"的抗震设防目标。

海南大厦基于大震弹塑性时程分析的抗震优化设计

海南大厦主楼高198.6m,采用带加强层的混合框架-核心筒结构体系。基于初始设计方案在选定的地震波下的大震弹塑性时程分析结果中出现的结构层间位移角超限、部分墙体受压损伤严重等问题,进行了四次有针对性的结构方案调整,最终使得结构在较为经济的情况下达到"大震不倒"的设防目标。由此可以看出,大震弹塑性时程分析方法能够指导设计人员对结构进行抗震优化设计。