高层建筑钢结构-钢筋混凝土组合结构施工技术研究

为提高高层建筑结构施工技术水平,满足人们对大空间、多样化、复杂化立面体型的需求,结合高层建筑实例,对具有承载力强、抗震性高、刚度大、空间大等特征的钢结构-钢筋混凝土结构施工技术展开探究,阐述工艺原理与流程,分析钢结构-钢筋混凝土组合结构施工技术。实施效果显示,施工达到设计意图,综合效益显著。

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。

考虑土-独立基础-结构相互作用的钢筋混凝土框架结构抗震性能研究

现有钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能分析大多采用刚性地基假定,未考虑土-结构相互作用的影响,而在实际地震中部分结构出现了"强梁弱柱"的失效情况,与以刚性地基假定分析的预期结果不一致。本文对某6层办公楼的一榀框架进行Pushover分析,探究了结构在刚性地基假定和考虑土-结构相互作用两种情况下的固有频率、顶点位移和塑性铰的产生和发展过程。结果表明,考虑土-结构相互作用后,RC框架结构自振周期变长,频率降低,结构顶点位移增大,结构底层柱铰增多;有效地再现了忽视土-结构相互作用而设计的框架结构在实际地震中出现"强梁弱柱"的情形,验证了在对结构进行Pushover分析时,考虑土-结构相互作用的必要性;并将动力时程分析与Pushover分析的结果进行对比,验证了Pushover分析的可行性和可信性。

某消能减震钢筋混凝土框架-剪力墙结构弹塑性时程分析

采用新近开发的合理的结构数值分析模型,建立了某实际高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的有限元分析模型。在此基础上对原结构和布置了非线性粘滞流体阻尼器的减震结构均进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。利用数值分析模型的非线性计算能力和有限元分析软件的后处理功能,获得了最大层间位移分布、基底剪力时程和损伤分布与发展等多项结构地震响应结果。通过对比分析原结构和减震结构的相关结果,表明采用非线性粘滞流体阻尼器这一减震方案可以有效降低结构地震响应,提高结构的整体抗震性能,具有良好的减震效果。

钢筋混凝土框架-剪力墙结构推覆分析

结合新建筑抗震设计规范的要求,采用自编的高层结构三维推覆分析程序(TBPOA)对某复杂体型的高层建筑框架剪力墙结构进行了三维推覆分析研究,对该结构进行了结构抗震整体性能和局部性能的评价。研究结果表明,满足小震强度设计要求并按构造要求配筋的钢筋混凝土柱,在大震作用时可能有部分构件难以满足变形要求,通过推覆分析对构件和结构的变形性能进行评估是很有必要的。

超高层钢框架-钢筋混凝土核心筒结构弹塑性时程分析

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建立了超高层钢框架-钢筋混凝土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,包括了钢材和混凝土材料的塑性损伤演化。进行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、楼层位移角包络曲线以及地震作用下整体结构的能量反应规律。结果表明,罕遇地震作用下混凝土最大损失出现在这类结构体系中核心筒底部,为保证其在罕遇地震作用下更好的工作性能,建议在核心筒底部加强区域增设型钢和提高剪力墙配筋率等措施。采用非线性有限元分析方法,可较为清晰的揭示这类结构体系在罕遇地震作用下的工作特性,有关方法可为同类研究提供参考。

钢筋混凝土框架-剪力墙结构中框架的地震层剪力

通过采用静力弹塑性分析 (Push over)方法对框架 剪力墙结构进行全过程分析 ,考察了不同刚度特征值、不同楼层数、不同侧移允许值对于考虑剪力墙刚度退化时框 剪结构内力的影响 ,其中楼层数的影响并不大 。

钢筋混凝土框架-核心筒结构的变形解构规则

为进行钢筋混凝土框架-核心筒结构基于位移的抗震设计,研究并建立了RC框架-核心筒结构的变形解构规则。分析了水平力作用下RC框架-核心筒结构变形的特点,根据力平衡准则和位移协调准则,分别建立了框架梁、柱的变形与层间位移角的关系以及核心筒墙肢、连梁的变形与层间位移角的关系。

钢框架-混凝土筒体结构加固改造方案优选方法探究

文章致力于优化钢框架-混凝土筒体结构的加固改造方案,以增强其安全性能,提升加固工程的质量。文章首先通过结构功能函数评估加固的必要性,然后选取永定楼消防与结构安全修缮工程作为案例,进行了全面的结构现状调查。基于调查结果,构建了加固效费比模型,并发展了一套评价指标体系。利用TOPSIS方法对不同加固方案进行了综合评价,最终确定了最优的加固改造方案。该方案不仅在经济性、施工周期和后期维护费用方面具有明显优势,而且通过有限元分析验证了其在提升结构安全性和整体质量方面的显著效果。研究结果证实,本研究构建的评价和优选方法能够快速有效地选择出最优加固方案,降低施工成本,缩短工期,并确保加固工程的有效性和安全性。展望未来,应将继续探索更多新型加固技术和更先进的优化方法,以满足日益增长的工程需求,进一步提升加固改造工程的科学性和实用性。

考虑土-结构相互作用与重力二阶效应影响的钢筋混凝土框架结构地震反应分析

本文以一10层钢筋混凝土框架结构为例,采用ATC-40以及FEMA440中推荐的考虑土结构相互作用的方法并且计入重力二阶效应的影响,利用SAP2000进行动力时程分析。通过分析可知,考虑相互作用和重力二阶效应之后,在多遇与罕遇地震作用下,结构的层间位移角大幅变大,基底剪力明显减小,最大层间位移角增大系数在1.614～2.163之间,基底剪力增大系数在0.623～0.843之间,而且场地土越软,结构的层间位移角的增大比例越大。当结构倒塌破坏时,塑性铰主要集中在结构的底部楼层,并且场地土越柔集中现象越明显、破坏时的地震加速度峰值越小,而且计算结果表明,地基土越柔,土结构相互作用与重力二阶效应的影响越明显,不考虑相互作用与重力二阶效应,对于钢筋混凝土框架结构倒塌分析是偏不安全的。

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。

钢框架-偏心支撑结构消能梁暗置侧向支撑设计

在钢框架-偏心支撑结构中,针对钢结构住宅等建筑中不能接受常规消能梁侧向支撑的情况,设计了一种在消能梁段端部的楼板内设置型钢连接件及暗梁组成的暗置侧向支撑。有限元模拟分析表明,在规范规定的消能梁段下翼缘侧向水平荷载的作用下,该消能梁暗置侧向支撑能显著减小消能梁的扭转变形和侧向弯曲变形;在考虑消能梁上局部楼板失效的情况下,暗置侧向支撑也能提供消能梁合适的扭转约束刚度。通过某工程的原位静荷载试验,验证了该暗置支撑对消能梁发挥的预期侧向支撑作用。

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构非经典阻尼地震响应分析

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构地震响应属于非经典阻尼体系动力分析。为了应用基于振型叠加的CQC法分析地震响应,目前有四类方法可供选择:整体计算方法、模态阻尼比法、强迫解耦法、复模态分析法。这四类地震响应分析方法各有利弊,哪一个方法更为有效,工程师往往不好判断。对于钢框架-钢筋混凝土核心筒结构阻尼比如何取值,本文进行了分析研究,首先综述了上述四类地震响应分析方法的理论背景,根据不同构件单元变形能的大小,提出采用变形能加权平均的方法,计算组合结构的综合阻尼比。通过实例分析,计算结果取得了较好的精度,该方法可以用于工程的抗震分析。

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。

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。

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能分析

为了提高钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在地震作用下的协同工作性能及减小结构在竖向荷载作用下的变形差异,可采取以下措施:在钢框架上加设大型斜撑;在钢框架和核心筒之间增设伸臂桁架以及同时增设大型斜撑和伸臂桁架。利用有限元软件ETABS,对比分析了这几种结构形式的协同工作性能。分析结果表明:在钢框架上加设大型斜撑可明显提高结构的刚度,框架的剪力分配率更易满足规范要求,框架柱的材料利用效率更高;增设伸臂桁架对整体结构的刚度影响不大,但可有效减小钢框架和核心筒之间的竖向变形差;同时增设大型斜撑和伸臂桁架可显著提高钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能。

基于遗传算法的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化

该文提出了一种基于遗传算法(GA)的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化方法。该方法以截面尺寸为优化变量,材料用量为约束条件,最大层间位移角及结构整体损伤指数为算法目标函数,利用基因序列的杂交及变异,实现有利基因的传递。将一5层钢筋混凝土框架结构简化为集中质量体系,验证了优化算法的正确性。以一10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例,运用增量动态分析(IDA),确定其敏感地震动及相应峰值加速度(PGA),并作为优化过程中的地震动输入。对结构进行静力弹塑性分析,得到其屈服及极限位移,用于计算整体损伤指数。提出了多目标最小值优化问题的线性加权方法,并评价各性能指标的算法收敛性。历经4代共654个随机样本的弹塑性时程分析,结果表明:该方法在不增加材料用量的前提下,使得结构最大层间位移角减少了16.3%,整体损伤值减少了20.8%,各极限状态的年超越概率降低,结构抗倒塌储备系数提高,有效改善了结构的抗震性能。

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在强震作用下的性能分析

选用15条地震记录,采用有限元软件ABAQUS,对钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在强震作用下破坏直至失效的过程进行研究。分析结构在强震作用下的变形、破坏顺序和破坏机理,并采用增量动力分析方法对钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在强震下的性能进行评价。

钢筋混凝土框架-斜撑结构的震害预测

通过对钢筋混凝土框架 斜撑结构 6个典型工程的 480余例结构弹塑性地震反应分析 ,并结合有关试验结果 ,确定了框架 斜撑结构由层间延伸率大小决定的破坏程度 ,建立了一个以层间延伸率为判据的钢筋混凝土框架 斜撑结构房屋的震害预测方法。最后 ,通过对一栋 8层框架 斜撑结构试验工程的弹塑性时程分析 。

钢框架—钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异补偿对结构性能的影响

经过多种补偿方案的比较,提出钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异的楼层组优化补偿方案,并研究竖向变形差异补偿对结构的内力和变形的影响。利用有限元程序SAP2000进行结构分析,在分析中分层施加竖向荷载,考虑混凝土收缩和徐变的影响。分析表明,钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异楼层组优化补偿方案,既能保证补偿的精度,又经过优化使施工更为方便,是一种比较合理的补偿方案。采用楼层组优化补偿方案可以使楼层的最大累积变形差异明显减小,保证水平构件的水平度。在补偿结构中,只有位于平面四角处的连系梁内力减小较多,其他梁或柱的内力变化很小。与原结构类似,在补偿结构中,钢框架柱之间的竖向变形差异远远小于柱-筒之间的竖向变形差异。