基于预选屈服机制的钢框架中心支撑结构抗震性能化设计

以1栋9层钢框架中心支撑结构为背景,采用YJK软件建立有限元模型并进行了弹塑性分析,对塑性铰分布、可能出现的塑性耗能区和拟设定的塑性耗能区进行对比研究。结果表明:塑性铰的开展机制和预设吻合较好。设计时构件的实际性能系数满足最小性能系数,能够满足塑性耗能区应具有的延性。钢框架中心支撑结构体系整体在高烈度区滞回曲线不饱满,底层支撑破坏后,刚度退化较大,导致底层柱的损伤累计效应较大,破坏较严重。

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。

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。

基于屈服机制控制的中心支撑钢框架结构优化方法研究

通过对结构中不同构件承载力关系进行不等式迭代分析,建立了中心支撑钢框架结构屈服机制控制方法,结合改进的遗传算法,以结构总重为目标函数,提出了基于屈服机制控制的结构优化分析方法。通过现有试验、48个有限元模型及多个中心支撑钢框架结构实例,分别针对结构屈服机制控制方法及该文章优化方法的计算效率、准确性进行验证分析。结果表明:屈服机制控制方法能保证结构构件按照预设置顺序屈服,而在实际应用过程中,不宜选取灵敏度较高的范围边缘参数,但应在参数范围内选取外径较大的支撑截面参数避免受压支撑过早屈服;利用参数范围进行优化分析,可有效减小优化搜索初始解域,提高优化分析的计算效率。

多层不规则钢框架-中心支撑结构设计

主要介绍了一栋多层不规则钢结构办公裙房的结构设计和抗震性能分析。办公裙房地上共四层,总高度22.4m,东侧三层~屋面层局部存在16.8m的大悬挑,采用钢框架-中心支撑的结构形式。对办公裙房的结构超限情况判别,发现涉及扭转不规则、楼板不连续、竖向抗侧力构件不连续、侧向刚度不规则和局部穿层柱等多项不规则项。选用多种软件建立结构三维模型进行小震计算分析,并对结构在设防地震及罕遇地震作用下的抗震性能进行了补充分析。对关键结构构件设定合理的抗震性能目标,对受力薄弱环节进行了补充验算并采取合适的加强措施。结果表明:办公裙房结构的各项计算指标均满足要求,不规则项得到有效控制,抗震性能良好,结构安全可靠。

高烈度区复杂高层钢框架中心支撑结构性能化设计研究

针对高烈度区复杂高层钢框架中心支撑结构的抗震性能化设计进行了研究。首先,基于PERFORM-3D对采用传统抗震设计方法设计的方案进行性能化评估。为进一步提高结构抗震性能,进行了应用金属剪切型阻尼器的减震设计,并对阻尼器关键参数和沿高度布置位置的优化选择进行了分析。结果表明,采用金属剪切型阻尼器能有效控制高层结构地震响应,在大震下减少塑性铰尤其是柱塑性铰的数量,提升整体结构的抗震性能。同时,阻尼器优化布设可以在减震效果基本不变的情况下,使经济性得到一定程度提升。研究成果可为复杂高层钢框架中心支撑结构的设计研究提供参考。

X型中心支撑钢框架结构影响系数的弹塑性时程分析

采用ANSYS软件对8个不同层数和跨度的X型中心支撑钢框架进行了弹塑性时程分析,根据分析结果提出了结构影响系数,指出按我国现行建筑抗震设计规范的地震作用取值在9层以下比较保守,而在9层以上则相对偏于不安全。

用防屈曲支撑改进钢框架-支撑结构抗震性能的设计方法

为了提高钢框架-支撑结构的抗震性能,在对防屈曲支撑和钢框架-支撑结构研究的基础上,采用防屈曲支撑改进普通钢框架-支撑结构,实现在不增加用钢量的前提下,使钢框架-支撑结构的抗震性能达到中震下主体结构保持弹性的效果.提出了这种改进方法的步骤和关键问题,并结合算例,合理设计防屈曲支撑,采用手算和有限元分析软件对其进行抗震验算和动力非线性时程分析,证明了这种改进方法的可行性和有效性.

高性能钢材在钢框架-中心支撑体系中的应用

基于某实际工程案例,建立分别采用普通钢材和高性能钢材情况下的结构模型进行设计计算,对其自振周期、侧移、用钢量进行对比分析,对高性能钢材在钢框架-中心支撑结构体系设计中的应用进行探讨。提出建议:在保证侧移要求的情况下高性能钢材应优先用于柱。

某中心支撑钢框架主厂房结构方案分析比较

某钢铁厂炼铁系统中喷煤主厂房的二期工程受现场条件及工艺布置要求的限制,结构平、立面布置及各层平台的设备荷载分布均存在较大的不规则性。基于不同方案的对比分析,采用中心支撑钢框架结构方案。用Pushover分析方法对拟定方案在罕遇地震作用下的抗震性能进行了补充验算,校核了方案的合理程度,并针对薄弱部位采取了相应的加强措施。

钢框架—中心支撑结构体系施工技术探讨

结合南京园博园未来花园悦榕庄酒店钢结构工程施工实践,分析其结构特点,从深化设计、构件运输、吊装施工、钢结构焊接等环节出发,介绍了相应的控制要点,施工过程中取得了良好的效果,可为类似工程提供一定的借鉴。

中心支撑钢框架中支撑跨柱设计方法简介

中心支撑钢框架结构是目前我国多、高层钢结构中广泛采用的一种结构类型。其支撑跨柱是重要的传力构件,罕遇地震下必须保证有足够的强度和刚度。本文介绍了目前国内外有关规范支撑跨柱的设计方法,并在已有研究成果基础上,给出了支撑跨柱的设计建议。

低延性支撑钢框架结构抗倒塌性能简化评估方法

为量化不同设计参数条件下低延性中心支撑框架结构的抗倒塌能力,基于增量动力分析方法,计算了单自由度中心支撑钢框架结构在不同地震强度作用下的反应,分析了储备承载力、储备刚度、结构周期、强度折减系数等设计参数对低延性结构抗倒塌性能的影响。根据计算结果,建立了不同参数条件下低延性中心支撑钢框架结构的倒塌富裕度计算公式,提出了基于该公式的结构抗倒塌性能简化评估方法,通过算例验证了该方法的适用性与准确性,为此类结构抗倒塌设计提供参考。

钢框架支撑结构施工过程竖向变形研究

本文对塔楼施工过程中结构的竖向变形规律以及主要结构的应力变化规律进行探索,对实测值与理论计算值进行对比,望能为类似工程提供经验借鉴。

广州航空轮胎大科学装置主体结构设计

广州航空轮胎大科学装置作为科学试验、产业吸引的重要建筑,方案新颖奇特,为竖向及水平圆组合的造型。结构设计时,通过设置防震缝将其分割成两个独立的结构主体,同时考虑建筑造型、试验设备、超高大跨吊车等的相关需求。竖向圆为中部通高的六层钢框架-中心支撑结构,充分利用吊车支撑做成强支撑框架,减少中部30m高跃层柱的长度系数,同时充分利用建筑形体,在30m以上做成半圆柱面单层网壳结构,实现建筑效果的同时也节约了材料;水平圆为钢框架结构,针对屋面大跨楼盖,采用单向密肋实腹钢梁,钢梁截面最大高度为1.9m,以满足建筑净空和结构挠度等要求;幕墙与主体间采用桁架式铰接支座,实现外鼓幕墙造型;10台半埋式试验台基础采用灌注桩基础,并设置隔振沟以减轻动力试验对主体结构的影响。设计最终很好地实现了建筑功能及结构安全性和适用性。

基于E-μ模型的约束屈曲支撑结构抗震设计与评估方法

既有中心支撑钢框架结构采用约束屈曲支撑进行替换加固时,常需进行多次非线性时程分析,以获取约束屈曲支撑的承载力和刚度。为避免大量的非线性分析与迭代计算,通过计算各参数条件下单自由度中心支撑钢框架结构和约束屈曲支撑结构的延性需求谱,建立了在延性需求满足抗震加固要求条件下的约束屈曲支撑结构等效耗能(E)与延性需求(μ)之间的关系,即E—μ模型。基于该模型提出了一种约束屈曲支撑结构抗震加固设计与简化评估方法。最终通过对一个6层中心支撑钢框架结构采用约束屈曲支撑进行加固设计与评估,验证了所提方法的适用性。

钢结构住宅建筑设计探讨

文章结合某装配式高层建筑的设计工作,对多个结构方案的优缺点、设计结果做对比分析,认为与其他结构相比,钢结构因施工周期短、技术成熟,可灵活完成空间布置,且预制率相对较高,具有最佳的综合性能,建议装配式建筑若要求预制率较高时,在结构设计中应选择钢结构体系。

带大悬挑中庭的钢框架-中心支撑结构设计

浦东金融广场商业楼采用钢框架-中心支撑结构形式,地上12层,高69m,面积约12万m2,8层以下采用屈曲约束支撑。根据建筑布置需要,楼层南北中庭有两个较大的椭圆形开洞,并造成最大约11m的悬挑。针对大跨度悬挑梁,概念性的提出加强措施,并进行了人行激励荷载下的舒适度分析。同时介绍了弹性和静力弹塑性分析,楼板内力分析,转换柱和跃层柱的设计。

带大跨度屋面的两层钢结构设计

本文以某一带大跨度屋面的两层钢结构工程为例,比较了钢框架结构体系和钢框架-中心支撑体系的平面布置要点和计算结果,提出了两种结构体系在设计中应引起的注意问题。

某共享体育中心结构分析与设计

某共享体育中心地下1层,地上4层,结构高度23.6米,主体结构采用钢框架+中心支撑结构体系,屋面为大跨度拱梁。针对本工程存在的多种不规则类型,本设计确定了“小震完好、中震基本完好轻微损坏、大震轻度损坏”的抗震性能目标。采用YJK和Midas Gen 两种软件进行多遇地震作用下的弹性静力分析、对比,并采用弹性时程分析法进行补充分析;对关键构件进行设防地震作用下的性能分析;采用Midas Gen软件对整体结构进行罕遇地震作用下的静力弹塑性分析;采用YJK、Midas Gen、Midas FEA和ANSYS软件对楼板应力、大跨度拱形屋面钢梁稳定、关键节点应力和跃层柱屈曲进行专项分析。分析结果表明,相关设计满足结构抗震性能目标,结构安全可靠。