钢-混凝土混合框架抗震性能评估——基于静力弹塑性Pushover分析方法

混凝土结构抗震性是关系建筑物安全的指标之一,以一个6层的圆钢管混凝土柱——钢梁混合框架为背景,利用SAP2000有限元分析软件建立考虑楼板空间作用(基本结构)和不考虑楼板空间作用的两种结构三维模型,对结构模型进行Pushover分析,评估基本结构的抗震性能。

竖向不规则钢-混凝土混合框架静力非线性分析

根据高阶振型对结构位移的贡献,提出基于多振型侧向力分布形式用于竖向不规则结构的静力非线性分析。通过静力非线性分析和动力时程分析结果的对比,验证了侧向力分布形式的准确性。为研究不规则程度对混合结构非线性行为和破坏模式的影响,改变混凝土框架的刚度和强度形成6个竖向不规则混合结构。通过对不规则混合结构层间能力系数的计算,初步判断混合结构刚度和强度的竖向不规则分布特征,评估可能存在的薄弱层和结构破坏模式。采用所提出的侧向力分布形式分别对结构模型进行静力非线性分析,得到混合结构模型的塑性铰开展特征和层间位移角分布,结果表明:混合结构刚度和强度的不规则程度直接影响结构非线性行为和破坏模式,较均匀的层间能力系数分布能够避免结构中出现明显的薄弱层,使结构破坏模式更加合理。

钢-混凝土混合框架抗撞击设计研究

利用有限元分析软件LS-DYNA模拟汽车撞击钢管混凝土柱-钢梁混合框架的过程。研究不同撞击高度和角度、不同撞击能量以及不同强度等级钢材和混凝土对于钢-混凝土混合框架在撞击荷载作用下动力响应的影响。采用直接加载撞击荷载分析、评价钢-混凝土混合框架结构抗撞击性能,提出了加强混合框架结构抗撞击设计的措施。根据有限元分析结果,总结出在实际工程中提高钢-混凝土混合框架抗撞击性能的设计建议。

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。

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。

中、小型铁路客站钢网架-混凝土框架混合结构体系地震易损性研究

针对中、小型铁路客站典型钢网架-大开间、大开洞混凝土框架混合结构体系,选取8条天然地震波,以地面峰值加速度为地震动强度指标,最大层间位移角为结构损伤指标,采用增量动力分析法,开展了地震灾变行为研究,进行地震易损性评估。结果表明:分析混合结构体系在地震作用下的位移响应时,宜采用三向或水平双向地震动输入;强震下混合结构体系的破坏主要集中在下部混凝土框架结构,钢屋盖的塑性发展滞后于下部结构;1/450、1/280、1/95和1/45可作为中、小型铁路客站站房结构OP、IO、LS和CP四个性能水准对应的层间位移角限值。

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。

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。

《高层钢结构住宅设计规范(DB33/T 1133—2017)》编制说明

简要介绍了浙江省工程建设标准《高层钢结构住宅设计规范(DB33/T 1133—2017)》的编制背景、编制依据和适用范围,重点阐述了墙体设计、结构设计基本规定、钢框架-混凝土剪力墙混合结构设计、楼盖设计和钢结构防护设计等章节的重要条文以及应用中应注意的问题,有助于工程技术人员准确理解、掌握和应用该规范,服务浙江省装配式建筑的发展。

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。

某多层钢结构学生公寓结构设计

全面介绍某6层钢结构学生公寓的结构设计方法、结构体系选用、计算假定、节点构造、楼板设计,并对该工程进行了经济性分析。

丽水南城运动综合体体育馆结构设计

拟建综合体育馆内设游泳馆、篮球馆、轮滑馆和网球馆,形成空间叠合的若干大跨度区域。结构采用钢-混凝土混合框架体系,大跨度区域采用预应力混凝土大梁或钢结构桁架体系。本文介绍了体育馆结构设计要点和难点,具体阐述了基础及地下室设计、上部结构选型、结构抗震设计、大跨度楼盖/屋盖的设计,可供类似工程参考。

昆山市青少年活动中心结构设计——钢与混凝土的完美组合

介绍了江苏昆山青少年活动中心的工程概况、结构选型及构造特点、基础设计等,阐述了该工程主体结构的计算和分析,以及预应力屋面主梁的设计、悬挑钢结构楼层部分的设计等工程主要疑难点部分的介绍。该工程项目既是一个钢-混凝土的混合框架结构,又有预应力的设计内容,通过对该工程结构设计的论述,为工程设计拓展了思路,为类似工程提供了参考。

广州报业项目1~#连廊罕遇地震性能分析

针对某连廊大跨度结构,总结了PERFORM-3D纤维模型建模分析过程和多频段地震波选取方法,并结合国内外性能化设计方法进行结构在罕遇地震下的性能评估,分析发现中间钢框架部位抗侧刚度明显弱于两侧剪力墙筒体,而结构层间位移角满足塑性限值要求,整个结构塑性耗能以水平杆件耗能为主,采取有效抗震措施后满足设定的性能要求。

某高层办公楼装配式结构方案选型分析

针对目前装配式建筑普遍存在的钢筋碰撞严重、现场满堂支撑等引起的施工效率低的问题,提出了全装配式钢-混凝土混合框架结构体系。该体系采用预制混凝土柱、预制梁柱节点和钢梁,预制柱和预制节点采用套筒灌浆和灌浆金属波纹管连接,预制节点内预埋钢骨,通过钢牛腿与钢梁连接,楼板采用钢筋桁架楼承板,实现了免模少撑全装配式施工。以某高层办公楼为例,重点对装配整体式混凝土框架结构(PC)、装配式钢框架结构(PS)和全装配式钢—混凝土混合框架结构(PCS)三种方案进行结构分析和经济成本分析。分析结果表明,三种体系在结构计算整体指标相当的情况下,PCS体系与PC体系相比施工工期节省65天,成本相当;与PS体系相比成本缩减40%左右,施工工期相当。相比之下,PCS体系施工快捷、经济合理、工业化程度高,适合在装配式公共建筑的大面积推广。

新型外包加强型节点抗震性能试验研究

为了减小钢筋混凝土(RC)框架-轻钢增层混合结构的鞭梢效应,本文提出了一种用于该类结构的新型外包加强型节点,旨在加强对上部结构的约束,减小上下部结构的刚度突变。为了深入研究其抗震性能,与另一种外包锚固式节点进行了低周往复荷载作用下的对比性试验研究。结果表明:两种节点均表现为梁端塑性铰破坏,并能有效控制裂缝开展;新型外包加强型节点滞回曲线饱满,捏拢速度较慢,并能将塑性铰外移,有效保护了节点核心区,其刚度退化、等效黏滞阻尼系数、耗能能力等各项指标都较外包锚固式节点有不同程度的提升,提高了节点的承载力和刚度,具有更好的抗震性能。本文的研究可以为轻钢增层混合结构的推广应用提供科学依据和技术支持。