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。

钢管混凝土框架-混凝土核心筒减震结构振动台试验研究

某超高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒结构因指标超限在设计中采用了耗能减震技术,为了检验该减震结构的抗震性能,制作了1/35的缩尺模型,通过在钢管混凝土框架设置阻尼器或不设置阻尼器,进行模拟地震振动台对比试验,研究了模型结构的动力特性和不同烈度地震作用下的加速度、位移和应变响应。研究结果表明:地震作用下,该钢管混凝土框架-混凝土核心筒减震结构与钢管混凝土框架-混凝土核心筒结构相比,位移、加速度和应变响应均有一定程度的降低;罕遇地震作用下,通过设置耗能减震构件,层间位移角最大值从超过规范要求的1/84减低至满足规范要求的1/130,表明该减震结构具有更优良的抗震性能。

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.

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.

高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构基于性能的层间位移角限值研究

在基于性能的抗震设计中,为了控制建筑结构不同程度的损伤,保证结构具有一定的可恢复性能,需要对建筑结构在不同性能等级下的层间位移角进行限制。利用PERFORM-3D软件对四个不同高宽比的高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构进行增量动力分析,得到了不同强度地震下连梁、墙肢、框架梁及框架柱损伤的大小和分布。根据各类构件在地震作用下的损伤分布,建议了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构的性能等级划分方法。基于结构的易损性分析结果,得到了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构在不同性能等级下的层间位移角限值,并研究了高宽比对不同性能等级下层间位移角限值的影响,为高层混合结构基于性能的抗震设计提供参考。

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。

通州核心区Ⅱ-05地块超高层结构设计

本工程地下5层,地上42层,为超高层建筑。上部结构采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系,外围钢柱通高采用矩形钢管混凝土柱,外框与内筒之间采用钢梁。论文主要介绍了本项目的结构选型、多遇地震反应谱分析、多遇地震时程分析、设防地震作用下的计算分析以及罕遇地震作用下弹塑性动力分析,通过以上计算分析表明,本工程结构体系合理,具备良好的抗震性能。

杭州星创城综合体项目塔楼A超高层结构抗震性能化设计

杭州星创城综合体项目塔楼A地上45层、地下2层,结构高194.3m,结构形式为圆形钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒,结构同时存在扭转不规则、楼板开洞等情况。为了实现结构预定的抗震性能目标,首先对可选的两种结构体系方案进行了优化比选,并通过设缝、优化层高解决了结构的平面、立面规则性问题。然后,采用YJK和MIDAS Gen两种计算软件对塔楼A进行了多遇地震作用下的弹性比较计算和时程分析,并通过性能设计和罕遇地震动力弹塑性时程分析,对结构在设防地震和罕遇地震作用下的响应进行了进一步的研究。最后,根据上述分析计算结果对结构的关键部位及薄弱部位采取了有针对性的加强措施。分析结果表明:整体结构及结构构件有良好的抗震性能,能满足设定的抗震性能化设计目标,结构安全可靠。

不对称收进框架-核心筒-伸臂高层结构抗震性能分析与设计

为研究不对称竖向收进高层结构的抗震性能,结合某233.1 m超限工程实例进行结构抗震性能分析与设计。结构采用钢管混凝土框架-核心筒-伸臂桁架体系,基于性能化抗震分析方法,对该结构进行多遇地震反应谱和时程分析、设防地震等效弹性分析以及罕遇地震弹塑性时程分析,获得了竖向不对称收进高层结构的楼层位移角和剪力分布,研究了伸臂桁架及核心筒等构件的抗震性能。结果表明,设置伸臂桁架后结构在多遇地震作用下的X向层间位移角由1/474减小至1/593,小于规范规定的层间位移角限值1/533;伸臂桁架构件尺寸应由设防地震作用确定,通过持续增加杆件尺寸并不能有效降低伸臂桁架杆件应力比;结构外框架承担的楼层剪力比最小为5.22%,外框架和核心筒能够形成双重抗侧力体系;伸臂楼层的外框架承担的楼层剪力比达到55.3%,表明伸臂桁架加强了外框架和核心筒的协同工作能力;设防地震作用下,结构底部加强区剪力墙等效拉应力小于混凝土抗拉强度标准值,对于个别等效应力较大的墙体应增加配筋予以加强;罕遇地震作用下,核心筒剪力墙轻微损坏,剪力墙损伤明显区域集中于伸臂桁架楼层及其相邻上部楼层,连梁损伤因子超过0.5,伸臂桁架满足预定的性能目标。

恒丰贵阳中心超限高层结构设计

恒丰贵阳中心1号塔楼建筑高度为373.6m,采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。主体结构存在超过混合结构最大适用高度、扭转不规则、局部转换等不规则项,属于多项超限高层结构。分析了不同嵌固端的设置、加强层封闭环带桁架的设置、核心筒角部与外框架柱相连的楼面梁的连接方式对结构性能的影响,并根据结构的性能目标,开展了中震弹性分析和大震作用下的弹塑性分析。结果表明,结构设计合理,中震作用下双向层间位移角分布具有规律性,结构整体有着较富余的刚度和承载力,满足中震抗震性能目标的要求;大震作用下结构主要抗侧力构件没有发生严重破坏,部分构件屈服耗能,结构性能满足抗震设防性能目标的要求;收缩徐变使高层建筑结构产生较大的竖向变形,必须对结构进行考虑收缩徐变的施工过程分析。

结构大震弹塑性时程分析中的能量反应分析

采用ABAQUS对23个钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构分析模型进行了大震弹塑性时程分析,分析模型变量为楼层总高度、地震波及地震波峰值加速度。通过对23个分析模型中得到的各种能量项数值的统计与分析,结合现行规范中结构损伤程度的评估标准,对输入能与地震加速度及结构损伤程度的关系、不同结构损伤程度下塑性耗能在构件中的分配、阻尼耗能比例和塑性耗能比例与结构损伤程度的关系进行了研究。研究成果为能量法在结构地震反应中的应用及钢管混凝土框架-核心筒结构体系的设计提供参考。

杭州智慧大厦结构设计

杭州智慧大厦的两栋高层建筑分别由四个不同尺寸盒式建筑体块沿高度方向交错叠合形成,有较多内退、外挑及通高空间,并通过连接体连接,造型复杂。结合建筑造型,采用钢管混凝土框架-核心筒结构体系,外挑空间采用悬挑桁架抬柱或吊柱形式。首先对该结构进行超限情况判定,采取相适应的抗震性能目标及超限应对措施。然后通过性能化分析,总结结构的整体受力特性,并通过弹塑性时程分析检验关键构件在大震下的性能。最后,针对关键部位及设计难点,补充连体结构设计、节点分析、楼盖舒适度分析、穿层柱屈曲分析等。分析结果表明,结构具有较好的抗震性能,结构安全可靠。

某TOD商务区办公楼结构设计

某TOD商务区办公楼地块项目由大底盘地下室、上部多层商业及3栋高层办公楼组成,结构出地面部分设置3道结构缝,将塔楼与裙房分开。以A塔楼为例进行方案比选,对比分析结果表明:钢管混凝土框架-混凝土核心筒结构体系可有效增大办公区内部的净高空间,减小外框架柱尺寸,提高装配率,施工周期短,建造成本可控,适合此类高层办公楼选用。A、B两栋塔楼之间的连廊采用两端滑动的方式搁置在塔楼屋顶层,支座采用铅芯橡胶支座。计算分析了多种工况作用下连廊与下部塔楼之间的相对位移,分析结果表明:罕遇地震作用下,连廊与主楼之间的相对位移未超出铅芯橡胶支座允许滑移量。风荷载作用下,铅芯橡胶支座滑移量处在一个较小的范围以内。介绍了南北两个地块之间悬索屋顶的连桥结构构件布置方式,并分析了其在典型工况下的索力变化,分析结果表明:吊索施工时,应以控制索长为主,索力为辅。

南宁某项目加强层的结构敏感性分析

某项目结构高度418.5m,带4层裙房及90层塔楼,采用带伸臂桁架及腰桁架的钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒体系,本文对设置伸臂桁架、环桁架的不同位置,选取了自振周期、层间位移角、剪重比作为控制指标做了敏感性研究,最后选定一种比较合理的组合方式,从而确保整体结构设计的安全可靠和经济合理。

杭州“星创城”超高层办公楼结构设计

杭州"星创城"商业综合体22#办公楼高度为200m,采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。文章阐述了项目主体结构选型原则及设计要点,对主体结构的小震计算结果进行了分析并进行了超限判别,工程各项指标均符合规范要求,可为同类结构设计提供参考。

广州某超高层结构几个关键设计分析

某塔楼地上69层,屋面高度306m,带4层裙房,采用带伸臂桁架及环桁架的钢管混凝土柱钢梁框架-钢筋混凝土核心筒体系,文中对设置伸臂桁架、环桁架的位置做了敏感性研究,并对结构设计中几个关键问题做了深入的设计分析,如斜柱水平分力对钢框梁的拉、压作用,局部穿层柱的屈曲分析,核心筒墙肢在竖向荷载下变形差导致抗剪截面不足的处理措施,从而确保整体结构设计的安全可靠和经济合理。

珠西金融中心综合楼结构体系选型及性能分析

珠西金融中心创新地应用钢管柱框架-排钢管钢板核心筒体系,该体系具有承载力高、自重轻、建造速度快、节约成本等优点。对珠西金融中心进行了多遇地震分析、罕遇地震弹塑性分析、关键构件承载力验算、关键构件有限元分析等,分析结果表明:该结构总体指标满足规范限值要求,结构耗能良好、延性高、构件层次承载力满足安全性验算要求,结构满足设定性能目标要求。为钢管柱框架-排钢管钢板核心筒体系设计及推广提供工程参考。

昆明西山万达广场超高层写字楼抗震设计

昆明西山万达广场写字楼为高烈度设防地区的超高层建筑,建筑总高度为316m,结构的地震响应非常显著。采用带加强层的钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构体系。设计中通过控制结构自重、合理分配外框架刚度、设置有限刚度的加强层和采用带约束多型钢剪力墙等技术,充分利用各结构构件的受力特点,从而提高了结构体系的抗侧刚度,控制了结构主材用量。小震和大震弹塑性分析结果表明,结构的各项指标满足规范要求,能达到预期的抗震性能目标。本项目的设计满足了高烈度区超高层结构安全、经济和美观实用的要求。