国家体育馆型钢混凝土框架-钢支撑抗震体系设计与研究

对大跨度超大空间体育场馆抗震体系设计提出新的布局和思路,成功地将型钢混凝土框架-钢支撑体系运用到国家体育馆的抗震设计中,对这种新型结构布局产生的问题和特点进行分析。由于钢支撑的斜向交接,更增加了型钢梁柱节点的复杂性,对新型平面三向交叉变截面节点建立力学模型并对其力学特征予以探讨。对复杂型钢节点及截面的开孔影响进行比较和分析,解决型钢与钢筋的结合问题。

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。

对钢筋混凝土框架节点抗震设计的讨论

强节点弱构件是重要的抗震设计原则,对于实现框架结构大震不倒的抗震设防目标意义重大。回顾了各版规范与节点抗震设计相关的内容,利用不同时期建造的钢筋混凝土框架结构进行节点承载力比较分析,说明了节点抗震设计的特点。对于已有框架节点的抗震加固,建议优先选用八角形截面的加大截面处理方法。

钢框架-混凝土筒体混合结构抗震性能振动台试验研究

钢框架钢筋混凝土筒体结构在高烈度区的抗震性能和地震剪力在钢框架和混凝土筒体之间的分配比例是这种体系抗震性能研究的重点。模型的振动台试验表明,该结构体系的破坏集中于混凝土筒体,钢框架没有出现明显的破坏现象,结构整体的延性较好;而混凝土筒体结构承担了绝大部分的地震剪力。建议在混凝土筒体内预埋尺寸较小的构造用钢柱、钢梁,以改善筒体延性。

带偏心支撑钢框架-混凝土核心筒结构抗震性能研究

在高层钢框架-混凝土核心筒结构的外钢框架部分加设多列式并连偏心支撑、多列帽腰连偏心支撑,采用结构分析与设计的通用有限元分析软件对未设支撑、设置偏心支撑、改变偏心支撑的位置和数量的高层钢框架-混凝土核心筒结构的地震反应特性进行了分析.利用振型分解反应谱法对该结构的自振周期、结构侧移、层间位移角、倾覆力矩比、各层总剪力、各层总弯矩、钢框架承担的剪力及剪力调整系数等指标进行了研究.根据分析结果提出了高层钢框架-混凝土核心筒结构抗震设计的偏心支撑分布方式和帽腰支撑设置的原则,为实际工程设计提供了理论参考.

带刚臂的钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能分析

对带有刚臂的钢框架-混凝土核心筒超高层结构进行有限元计算分析,并对不同的结构布置和结构内力的突变进行比较分析,研究了刚臂的位置、数量、节点的连接方式改变时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,在地震作用下,设置一道刚臂的最佳位置在0.466倍房屋高度处;刚臂的数量尽量多设,不仅能减小侧向位移,而且能够减小刚臂处钢柱内力的突变;外围钢框架与核心筒之间采用刚性连接对于结构的抗震性能最有利.

水平地震作用下多层钢框架-混凝土筒结构整体性能研究

利用ALGOR有限元软件,分析了不同节点连接型式的多层钢框架-混凝土筒结构体系在水平地震作用下的整体受力性能。研究表明:不同节点连接方式对结构体系的动力特性影响较小;最大水平位移和层间位移均能满足相应的要求;大部分水平地震剪力由混凝土筒承担;当梁柱采用半刚性连接时,钢柱分配到的水平地震剪力小于梁柱刚接时,因此能更好发挥混凝土筒的抗侧力性能。这些研究结果为多层钢框架-混凝土筒的结构设计提供一定的理论依据。

填充墙布置方式对弹塑性钢筋混凝土框架隔震结构性能及隔震设计方法的影响

目前钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架隔震体系在设计分析过程中均将填充墙作为非结构构件,未充分考虑填充墙不同布置方式对隔震体系和隔震设计的影响规律。以8层RC框架填充墙隔震体系为研究对象,考虑填充墙平、立面不同分布的10种模型,建立RC框架隔震结构非线性分析有限元模型,探讨填充墙对RC框架隔震体系性能及相应隔震设计方法的影响。结果表明:填充墙的不同布置方式对结构前3阶影响较小,对高阶振型影响显著;现有不考虑填充墙影响的纯框架隔震设计方法得到的减震系数偏小,夸大了减震效果,进行上部结构设计会导致其偏于不安全;填充墙竖向不均匀的隔震结构,在未布置填充墙的楼层会发生刚度突变,尤其是靠近隔震层的下部楼层地震反应突变尤为明显,在强震作用下容易发生破坏;填充墙水平不均匀的隔震结构,X或Y向未布置填充墙时变形突变较明显。因此,建议在隔震设计时要充分考虑填充墙的布置,隔震层以上1~3层尽量布置填充墙,避免出现底部薄弱层而对整个隔震体系安全性产生影响。

形状记忆合金作为钢框架混凝土墙结构抗剪连接件性能研究

目的利用形状记忆合金的超弹性,制成抗剪连接件应用在钢框架混凝土墙结构,解决传统抗剪连接件在地震或其他动力荷载作用下发生低周疲劳破坏的问题.方法对传统推出试验方法进行改进,即中间混凝土块两边为H型钢,便于水平力的施加,试验过程中考虑水平力、截面尺寸等因素对抗剪连接件力学能力的影响.结果施加0 kN、2 kN和3 kN水平力的抗剪连接件极限承载力分别为28.2 kN,23.4 kN,22.7 kN,位移量分别为4.63 mm,1.84 mm,1.47 mm.直径8 mm抗剪连接件极限承载力为42.6 kN,位移量分别为2.03 mm.C35混凝土等级条件下抗剪连接件极限承载力为31.3 kN,位移量为1.54 mm.结论水平力的施加会降低抗剪连接件的承载能力和位移量,水平力施加越大,抗剪连接件的承载力和位移量越小;增加抗剪连接件的截面尺寸和混凝土等级可以有效提高抗剪件的承载能力.

基于滞回耗能的钢-混凝土组合框架抗震性能分析

基于能量抗震设计方法对某三层两跨钢-混凝土组合框架进行有限元动力时程分析。根据现有实验得出的简化适合组合结构刚度退化三线型恢复力模型,建立组合框架的能量反应公式,利用有限元软件模拟组合框架在地震荷载下的动力响应。综合考虑地震动三要素和结构的自身动力特性,通过对结构的地震反应能量计算,分析组合框架在地震荷载下滞回耗能层间的滞回能量分配及受各种因素影响的具体变化耗散规律。对比钢筋混凝土框架的滞回耗能分析,结果表明组合框架具有更强承受大震的耗能能力,同时为组合框架在预测地震可能发生时的抗震性能分析提供理论依据。

钢-混凝土组合框架梁的稳定设计方法

在已有的钢-混凝土组合梁和钢框架理论研究基础上,分析了影响组合梁负弯矩区转动能力的主要因素,建立了组合梁连续和钢柱连续两种组合框架结构体系的节点塑性极限转角的求解方法,提出了相应的计算公式及一种简化的组合框架梁稳定设计方法,并得出了组合梁负弯矩极限调幅系数的计算方法。结果表明,该设计方法可以使组合框架塑性铰处的内力充分重分布,使梁柱连接的转动刚度合理,也能使组合梁的设计达到充分利用组合效应及节点延性的目的。

基于极限平衡理论的钢与混凝土组合框架结构抗震分析

基于极限平衡理论建立一种钢与混凝土组合框架结构罕遇地震作用时简化分析方法。通过理论分析和试验现象,确定组合框架破坏机制;基于极限平衡原理,根据结构在地震作用下达到极限状态时变形和内力分布规律,分别计算框架顶部侧移等于H/50、H/40和极限荷载对应侧移值时组合框架抗震强度,计算结果与国内外十九榀组合框架低周反复荷载试验结果吻合较好,说明此计算方法可有效地预测组合框架结构在罕遇地震下的抗震强度;提出通过对组合框架变形能力和抗震强度同时进行控制,以使结构满足罕遇地震下抗震要求的简化方法。

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。

拉筋对两层两跨钢-混凝土组合框架结构抗震性能的影响

该文开展了2榀2层2跨缩尺比例为2/5的水平往复荷载下方钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁平面框架滞回性能试验研究,分析了柱端拉筋强柱构造对钢-混凝土组合框架结构抗震性能的影响。运用有限元软件ABAQUS建立该平面框架有限元模型,在试验验证的基础上开展柱端拉筋等效配箍率对组合平面框架抗震性能影响规律的研究。分析结果表明:柱端拉筋降低了钢管与混凝土之间的滑移、约束混凝土并加强了钢管对混凝土的约束作用,进而提高了柱端抗弯承载力与耗能能力,间接改变了梁柱线刚度比和抗弯承载力比,挖掘了钢梁的耗能潜力;柱端拉筋强柱构造措施有效提高了钢-混凝土组合平面框架结构的刚度、承载力和耗能能力,分别达70%、20%和50%以上。

钢框架—混凝土剪力墙混合结构的基本自振周期计算

分析了考虑钢梁与钢柱半刚性连接时钢框架—混凝土剪力墙混合结构的基本自振周期的计算,并与不考虑半刚性的钢框架—混凝土剪力墙混合结构体系做比较。分析考虑了钢框架部分节点的半刚性连接,推导了钢框架—混凝土剪力墙混合结构中钢框架部分的层抗侧移刚度,从而得到结构的基本自振周期。算例分析表明,考虑半刚性连接对结构的抗震有利。

某钢框架-混凝土核心筒超高层结构设计中的关键技术

在超高层建筑中,外围的框架柱多为型钢混凝土柱或钢管混凝土柱,鲜有采用纯钢框架柱,为了探索钢框架-混凝土核心筒结构在超高层建筑中的应用,以实际工程为例,首先通过对比四种框架-核心筒结构方案,衡量建设期与运营期经济效益,并结合建筑工业化方面进行结构选型;其次简要介绍钢框架-混凝土核心筒超高层结构的常规分析;最后从层间位移角的控制、竖向变形差的控制、梁墙刚接加强节点的设计、外框钢柱的屈曲分析及弹塑性时程补充分析角度,重点论述钢框架-混凝土核心筒超高层结构设计所采取的一系列关键技术,以保证结构的安全性和合理性。

钢-混凝土组合梁钢框架节点抗震性能试验

为了研究钢-混凝土组合梁钢框架节点的抗震性能,本文进行了3个1/2缩尺的钢-混凝土组合梁钢框架节点的拟静力试验,主要研究了节点类型(2个中柱节点、1个边柱节点)、混凝土板宽度等对组合节点抗震性能的影响,对节点的破坏模式、滞回曲线、耗能能力、延性、强度和刚度退化等性能进行了研究,并利用有限元软件ABAQUS对组合节点在单调荷载作用下弹塑性性能进行分析,对比可知理论分析与试验结果吻合较好.研究表明:组合节点的变形能力以及耗能能力较强,强度与刚度退化不明显,节点位置和混凝土板有效宽度对节点抗震性能影响较大.

钢框架-混凝土剪力墙混合结构连续化计算方法

提出了钢框架-混凝土剪力墙混合结构体系的一种连续化的计算方法,该方法考虑了这种结构中钢框架部分节点柔性连接,推导了考虑节点柔性连接时,钢框架-混凝土剪力墙混合结构中钢框架部分的层抗侧刚度.

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。

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。