用ANSYS分析高层钢-混凝土混合结构的地震反应

依据抗震设计规范,采用三维有限元ANSYS软件,对钢框架-混凝土核心筒的混合结构动力特性和地震时程反应进行分析。通过计算,得到该类建筑物的自振特性以及在地震作用下的位移和加速度反应。通过地震动的影响因素分析,明确了结构各类参数的变化对结构反应的影响,为结构的合理设计提供参考。所提供的分析方法为此类结构的抗震性能研究提供了一种有效的途径。

高层钢-混凝土混合结构弹塑性地震反应简化分析模型

将高层钢 混凝土混合结构分为外部钢框架和内部混凝土核心筒两部分。外部钢框架进一步简化为半刚架和相应的弹性阶梯形等效弯曲杆的串联体系 ,这种简化模型能考虑柱轴向变形对结构动力反应的影响 ;内部混凝土核心筒则采用弯剪两弹簧墙单元模型 ,简化后的框架和混凝土芯筒之间通过位于楼面标高处的水平刚性连杆连接。考虑到几何非线性对高层结构动力反应的影响 ,再用一竖向受载杆与上述简化结构并联 ,从而得到了高层混合结构简化动力分析模型。对一个 2 5层混合结构的 1 /2 0试验模型进行了理论分析 ,并与模拟地震振动台试验结果进行对比。分析表明 ,提出的简化模型能反映混合结构主要的动力特征 ,可大大减少计算自由度和降低计算工作量 ,且具有较好的计算精度。

超高层钢-混凝土混合结构地震损伤模型研究

以型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构为研究对象,考虑不同类型构件在某典型超高层钢-混凝土混合结构中的地震损伤分布特点及损伤演化规律,建立了考虑不同类型构件重要性的钢-混凝土混合结构楼层地震损伤模型,并基于提出的楼层地震损伤模型,选取了位置权重系数和损伤值权重系数二者组合的形式,建立了能够反映钢-混凝土混合结构楼层损伤分布规律的整体结构损伤模型。并通过PERFORM-3D软件对一钢-混凝土混合结构进行了非线性地震反应计算,分析了该结构在地震作用下的损伤分布规律和损伤发展情况,利用本文提出的地震损伤模型对结构各层次的地震损伤指标进行了计算,验证了该损伤模型的合理性。

高层钢-混凝土混合结构地震作用下的能量反应分析

针对目前高层建筑混合结构中常用的外钢框架-内混凝土核心筒混合结构,从地震能量输入和结构能量耗散的角度对其进行了地震作用下的能量反应分析。通过选取不同的地震动参数对混合结构的总输入能及其在滞回耗能和阻尼耗能之间的分配情况进行了研究,明确了地震动各参数的变化对混合结构能量反应的影响;通过分析不同地震波作用下混合结构的滞回耗能在外钢框架和内混凝土核心筒间的分布以及在结构层间的分部情况知,底层剪力墙是整个混合结构中滞回耗能比较集中的区域,地震破坏最为严重。通过本文研究知,地震反应的能量分析方法是一种能较好反应混合结构在地震作用下的地震反应全过程及其弹塑性性能的方法。

高层钢-混凝土混合结构建筑的构件耐火性能研究综述

钢-混凝土混合结构体系多应用于高层或超高层建筑,高层建筑对于建筑结构的耐火性能提出了较高的要求。国内外对高层混合结构耐火性能在构件、节点和整体框架层次上均有研究,其中以构件方面的研究最为全面丰富。本文总结了钢-混凝土混合高层结构的梁、柱、板三类构件耐火性能的研究现状,分析了现有研究的不足之处,最终提出相应的完善建议方案。

小高层钢-混凝土混合结构住宅体系抗震性能与配套技术综述

对国内外钢-混凝土混合结构抗震性能的试验研究、理论分析和工程实例进行了综述,介绍了国内外钢结构住宅体系内外墙体的技术动态,最后提出了小高层钢-混凝土混合结构住宅体系需要进一步研究的问题.

高层钢-混凝土混合结构的弹塑性时程分析

采用ABAQUS通用有限元软件分析钢-混凝土混合结构在地震作用下的动力特性及动力时程反应,得到了结构在不同地震烈度下的顶点位移时程、加速度时程、楼层位移及层间位移角反应;并研究了地震作用下混合结构的开裂、屈服与破坏情况。研究结果表明:混合结构的楼层侧移呈弯剪综合的变形特性;结构的最大层间位移角发生在结构的中下部楼层,且随地震烈度加大,最大层间位移角出现的楼层位置呈下移趋势;混凝土核心筒的连梁先于底层剪力墙发生破坏而成为结构的薄弱环节。

国际标准化组织钢—混凝土组合结构和混合结构分委会秘书处落户中国

据悉,国际标准化组织(ISO)最高技术管理机构——ISO技术管理局近日通过决议,正式批准在混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土技术委员会下成立钢—混凝土组合结构和混合结构分委会(以下简称“分委会”),并将分委会秘书处设在中国。钢—混凝土组合结构和混合结构,是结合混凝土和钢材两种主要建筑材料的优势而形成的高性能结构,力学性能优越、经济低碳,正成为世界范围内高层建筑、大跨桥梁、大型能源工程等多行业重大土木工程基础设施主体结构的优选形式之一。

螺旋递升式大空间钢-混凝土混合结构体系创新及设计

杭州运河大剧院项目地上外部建筑造型为一螺旋上升式的草坪坡道,坡道上端部为一大悬挑大空间功能区域,顶部外围至内侧覆盖数圈高度较大的穿孔铝板幕墙,建筑内部存在多处舞台、观众厅等大空间功能区域。针对该项目的结构设计、分析及施工上存在的难点及创新点等进行系统性的研究。首先对其螺旋递升式大空间混合整体结构体系进行设计和分析,获得性能设计目标和整体性能指标,并提出抗震构造措施;进而对该项目中的竖向长悬挑屋顶幕墙支撑结构、内嵌正交向小桁架的多层通高悬挑大空间结构进行体系创新和应用研发。结果表明:采用螺旋递升式现浇混凝土框剪和局部钢结构的混合结构体系,各项指标均较好满足规范要求,屋盖区域、大悬挑功能区域以及屋顶幕墙支承区域均采用局部钢桁架形式,可较好地配合建筑平面及立面要求。

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。

高层钢-混凝土混合结构拟动力试验研究

进行了一个15层钢-混凝土混合结构1/10缩尺模型的两自由度单向加载拟动力试验研究,得到了7种不同加载工况下结构的顶层位移时程、楼层最大位移及层间位移角响应,并与有限元理论分析结果进行了比较,两者吻合较好。试验结果表明:在7度地震作用下,结构无明显破坏特征;在8度、9度罕遇地震作用下,连梁开裂,楼板及底层筒体出现裂缝,但钢框架未发生屈服,结构仍具有较大承载力;在地震波峰值加速度达到1.0g、1.6g地震作用下,连梁开裂严重,出现交叉斜裂缝,呈剪切型破坏,筒体底部出现水平通缝,部分底层钢柱屈服,但结构并未完全破坏,仍具有一定的承载能力。因此,只要设计合理,钢-混凝土混合结构具有良好的抗震性能,能实现"小震不坏、中震可修、大震不倒"的设计目标。

高层钢-混凝土混合结构弹塑性地震位移的工程实用计算

本文针对目前高层建筑中常用的外钢框架-内混凝土核心筒混合结构体系的弹塑性地震位移的实用计算开展研究。在合理选取一定数量的地震记录及典型的结构形式的基础上,采用经实验检验的分析模型与计算程序,得到了钢-混凝土混合结构的弹塑性层间相对位移与主要结构参数之间的大致规律,并通过统计分析,得到了混合结构的弹塑性层间相对位移与各参数的定量关系,以此提出了进行罕遇地震下高层钢-混凝土混合结构弹塑性位移验算时的计算数表。

高层建筑钢-混凝土混合结构简化分析模型

通过一定的等效原则将由外部钢框架、内部混凝土核心筒组成的高层混合结构简化为以下结构：钢框架简化为半刚架，混凝土核心简简化为具有箱形截面形式的竖向悬臂杆，再考虑几何非线性，用一列竖向受载杆与它们并联，从而得到简化计算模型，可用于该类建筑结构在水平荷载作用下的分析计算。

不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑动力相似关系试验研究

模型试验的动力相似理论是结构抗震试验技术中的一个基础性研究课题。本文设计实现了1/10、1/20和1/30三个不同比例的钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台模型试验。通过对三个模型试验结果的对比研究,对钢-混凝土混合结构高层建筑的动力相似关系进行了初步探讨。试验结果表明,按照本文的动力模型的设计施工及试验要求进行的不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台试验,在自振频率、振型、加速度放大系数、楼层最大位移、楼层剪力等动力特性和动力反应方面具有较好的相似性。试验结果一方面说明对这三个模型采用的动力相似关系和制作方法是合理的,另一方面也说明了对钢-混凝土混合结构房屋采用较小的1/30比例进行振动台试验是可行的。

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。

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。

浅谈超高层建筑中钢-混凝土混合结构的应用

钢-混凝土组合结构是最为常见的组合结构形式,由于其优越的性能得到了广泛的应用,具有良好的发展前景。介绍了钢-混凝土混合结构在超高层建筑中主要的类型,例举了国内三个典型的钢-混凝土混合结构的超高层建筑及其结构形式特点。

顺德大桥钢-组合结构混合桥塔受力性能分析

顺德大桥索塔采用上塔柱为钢结构桥塔、下塔柱为钢-混凝土组合结构桥塔的混合结构桥塔,结构设计新颖。为了探明新型混合结构桥塔的受力性能,建立考虑连接件受力的精细化有限元模型,研究钢塔-组合塔结合段的传力机理和受力分布规律。研究结果表明:钢塔-组合塔结合段传力的关键是使组合塔中的混凝土受力,设置承压板能够有效提高荷载传递效率,降低钢结构局部应力和连接件受力;通过格室型构造和钢-混凝土连接件能够保证两者有效结合、共同受力。

高层建筑中钢-混凝土混合结构的研究及应用进展

在进行建筑的建设过程当中,钢结构和混凝土结构都是非常常用的。在进行高层建筑建设的时候,将这两种结构结合起来,能取得非常好的建设效果。由于其良好的性能,在建筑行业中应用的比较广泛,混合结构的经济价值更高,并且稳定性更好。本文对于钢结构和混凝土结构的研究以及进行了一定的探讨。

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。