钢-混凝土组合框架-RC核心筒结构弹塑性地震反应分析

外部为钢-混凝土组合框架,内部为钢筋混凝土核心筒的组合框架-核心筒结构体系近年来在中国高层建筑结构中得到了广泛的应用,但是目前对其抗震性能研究较少。对钢-混凝土组合框架-RC核心筒结构的抗震性能进行了弹塑性地震反应分析。建立了钢-混凝土组合框架-RC核心筒结构的弹塑性分析模型,并通过与弹性模型模态分析和振型分解反应谱法计算结果的对比,验证了模型的正确性。探讨了组合框架-核心筒结构的地震破坏模式、分析了结构变形和外框架剪力随地震作用增大的变化规律,可为结构的设计提供参考。对比了Pushover分析方法和弹塑性时程方法计算结果的差别,初步讨论了Pushover方法的适用性。

SRC框架-RC核心筒混合结构抗震性能研究

为了进一步研究地震作用下钢梁-型钢混凝土(SRC)柱框架-钢筋混凝土(RC)核心筒混合结构的抗震性能,按8度(0.2g)设防、Ⅱ类场地设计了1个10层钢梁-SRC柱框架-RC核心筒混合结构原型,根据相似原理制作了缩尺比为1:5混合结构试验模型并进行了低周反复加载试验,基于试验结果,揭示了混合结构在地震作用下的复杂受力行为和破坏过程,并对混合结构的破坏特征、承载力、变形能力、滞回特性及耗能能力、强度衰减和刚度退化等进行了系统分析。最后,利用Opensees分析平台对该混合结构在水平荷载作用下的受力性能进行了非线性数值模拟,并对SRC框架-RC核心筒的剪力分配进行了计算分析。结果表明,SRC框架-RC核心筒混合结构具有良好的抗震性能,研究成果可为该类结构的抗震设计提供技术支撑。

高层斜交网格-RC核心筒结构地震反应能量分析

选用一定数量的地震波,采用PERFORM-3D有限元分析软件对5个不同结构特性的高层斜交网格-RC核心筒结构进行弹塑性时程分析,分析了此类结构在水平地震作用下总输入能在各能量项的分配规律;结构滞回耗能与结构参数以及地震动参数的关系;以及滞回耗能在构件和层间的分布规律。研究表明:结构滞回耗能和阻尼耗能为结构输入能量的主要耗散形式;不同地震波类型对结构滞回耗能影响较大;结构等效刚度比对结构总滞回耗能影响较小,然而对滞回耗能在各构件中的分配规律影响较大;结构滞回耗能主要为斜柱和连梁的塑性耗能,斜柱和连梁为关键耗能构件;斜柱及剪力墙耗能主要集中在底部楼层,而连梁耗能分布范围较广。

功能可恢复RC框架-核心筒结构抗震性能研究

功能可恢复结构既能在地震中保障人们的生命财产安全,又能使得建筑在地震后尽快恢复正常功能,是基于性能抗震设计方法的研究热点和未来的发展趋势。合理地对剪力墙结构或者框架-剪力墙(核心筒)结构中的连梁进行设计或者使用高性能构件是实现该类建筑震后功能可恢复的有效途径之一。建立了一典型RC框架-核心筒结构的弹塑性分析模型,比较了连梁不同恢复力性能参数下RC框架-核心筒结构抗震性能的差异,研究实现整体结构功能可恢复目标时对连梁性能参数的需求,并且探索使用轻质楼盖结构体系后抗震性能的改变。研究结果表明:若将连梁设计承载力提高10%~30%,则模型整体的峰值承载力提高约3%~8%,罕遇地震作用下连梁损伤程度相比原始模型减小、墙肢损伤程度增大;若将连梁骨架曲线中的平台段长度或者屈服后的硬化段长度延伸,则模型整体的承载力提高,结构推覆曲线下降趋势更为平缓,新模型虽然在罕遇地震作用下结构的损伤状态没有明显改善,但在超越设防烈度的地震作用下的抗倒塌能力得到了提高;若将楼盖结构体系的质量减小约35%,则模型一阶周期减小约4%,大震下结构基底剪力减小约5%,结构抵抗大震的能力降低不明显,且竖向构件轴压力减小,构件延性提升,结构的抗震性能有所改善。

叠合柱边框内藏钢桁架带洞口组合核心筒抗震性能研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合带洞口核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒和1个钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究,2个试验模型按原型结构的1/6缩尺.在试验研究基础上,分析比较了2个核心筒的滞回特性、承载力、延性、刚度衰减、耗能能力和破坏形态.结果表明,与钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒相比,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能显著提高,建立了其承载力简化力学模型,计算结果与试验结果符合较好.

基于高效精细化连梁计算单元的高层结构核心筒地震行为模拟

钢筋混凝土联肢剪力墙和核心筒在多高层结构体系中有着广泛应用。本文基于所开发的用于钢筋混凝土连梁地震反应分析的考虑非线性剪切的纤维梁单元,结合常规不考虑非线性剪切的纤维梁单元和分层壳单元,在通用有限元软件MSC.MARC(2007r1)平台上建立了一种新的联肢剪力墙和核心筒分析模型。模型分别采用所开发连梁单元、分层壳单元和常规纤维梁单元模拟钢筋混凝土连梁、剪力墙和边缘约束构件,具有高效、准确、建模方便的特点。首先利用相关联肢墙拟静力试验验证模型的准确性。随后对一31层高的核心筒结构进行地震反应模拟,重点对地震激励过程中核心筒内各处连梁的受力规律进行了详细分析,并与采用分层壳单元的计算模型进行了对比。本文提出的联肢剪力墙、核心筒计算模型为基于通用有限元软件平台的高层结构体系弹塑性分析提供了一种新的工具。

叠合柱边框内藏钢板-钢撑核心筒抗震性能试验研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合核心筒的抗震性能和破坏机理,文中进行了1个1/6缩尺的钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究。在试验研究基础上,分析了该多重组合核心筒的承载力、滞回特性、延性、刚度衰减和破坏形态。研究结果表明:钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能良好。

多层钢管混凝土柱-铰接钢梁-混凝土核心筒结构振动台试验研究

验证研究新型多层钢管混凝土柱-铰接钢梁-混凝土核心筒结构的震损和反应特点。制作9层1/40的缩尺模型进行振动台测试,调查结构的震损特点、动力特性和地震反应。结果表明:震损出现在楼板与钢管混凝土柱、核心筒以及钢梁连接处的楼板上,震损破坏为变形引起的连接构造破坏和结构性破坏;自振周期随震损增加而增大,动力放大效应减小,侧向变形和层间位移显著增大;结构平均最大层间位移角超过规范框架-核心筒结构不倒塌限值的4.08倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;相对于超高层结构,多层结构的剪重比显著增大,未出现因倾覆力矩过大而导致核心筒破坏的情况,较大层间位移角与损伤破坏的相关性提高。

钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构静力弹塑性分析

以钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒结构为背景,将钢管混凝土柱、钢框架梁、核心筒之间的刚性连接改为螺栓铰接,形成钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构。运用有限元软件Canny建立数字模型,对新型结构进行3种不同侧向加载模式的pushover分析,根据能力谱法求出7度大震作用下的性能点,并与动力时程分析结果对比,得出倒三角形加载模式精度更高。进一步研究结构塑性铰发展过程,指出结构中部区段为薄弱层,核心筒连梁和底部剪力墙为薄弱部位,应加强抗震构造。

高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒混合结构的竖向变形差分析

为研究高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒混合结构施工过程和使用过程中的竖向变形差,采用结构分析软件SAP2000,调用非线性分析模块,结合典型混合结构工程实例进行了施工过程及使用过程的全过程模拟分析,分析模型中考虑了混凝土的收缩和徐变,研究结果表明,考虑混凝土收缩和徐变的施工全过程模拟接近于实际工程的受力情况,分析结果有助于施工全过程监测控制以及在施工过程中的竖向构件下料长度的预调整。

建行河南分行综合业务大楼主楼结构性能化设计

建行河南分行综合业务大楼结构体型简单,层数较高.根据工程特点,上部结构采用框架-核心筒体系,选取适宜的结构抗震性能目标,对结构各个构件按照不同的抗震性能目标进行分析计算.本工程采用两种软件进行分析计算.总结了工程结构设计的构造要求及确保工程质量的技术措施.

中美高层钢筋混凝土框架-核心筒结构抗震设计对比

为综合对比中美抗震设计规范体系的总体效果,根据美国太平洋地震工程研究中心(PEER)给出的典型高层钢筋混凝土框架-核心筒结构案例的设计结果,采用中国规范对其进行了对比设计研究,详细分析了按照中、美规范设计得到的结构构件尺寸、动力特性、设计地震作用和材料用量。并建立了中美两个结构的弹塑性有限元模型,初步研究了二者的抗震性能。通过研究发现,中美抗震设计方法存在较大差异。该研究中,在相同地震危险性情况下,我国规范反应谱的设计地震作用较大,并且我国规范对结构层间位移角的限制比较严格,二者使得按照中国规范设计的结构其设计地震作用以及材料用量均显著高于美方设计结果。但中美设计方案在不同强度地震作用下的抗震性能基本相当。该文对比结果可供我国高层建筑抗震设计研究参考。

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明:震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3-2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。

砌体-钢筋混凝土核心筒结构抗震性能的探讨

国内很多6度、7度地震区发生了较大的地震甚至特大地震,部分地区的地震烈度超过设防大震烈度1～4度。砌体结构是我国房屋的主要结构形式之一,在巨震中破坏、倒塌严重。砌体-钢筋混凝土核心筒结构是针对上述问题提出的一种新型砌体结构。通过对砌体-钢筋混凝土核心筒结构在小震的弹性分析,在中震、大震、巨震中的push-over弹塑性分析,并基于砌体结构在地震中的实际震害,通过对砌体-钢筋混凝土核心筒结构的抗震概念分析,得到以下结论:结合地震逃生的需要,在砌体中布置钢筋混凝土筒体作为避难单元,是一种有效的巨震应对措施。砌体-钢筋混凝土核心筒结构能够较大幅度地减少层间位移角,进而有效地提高砌体结构的整体抗震性能;砌体-钢筋混凝土核心筒结构能够实现"巨震,(避难单元)不倒"的抗震性能目标,可以为地震逃生人员提供一个可靠的地震避难空间。从而可在现有的经济条件下实现砌体房屋结构抗高烈度地震的性能。

罕遇地震作用下型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构耗能及损伤模式研究

采用有限元软件建立不同结构特性的型钢混凝土(SRC)框架-钢筋混凝土(RC)核心筒结构,考虑结构设计参数为墙整体系数、轴向变形系数及刚度特征值。为考察设计参数对框架-核心筒结构耗能及损伤模式的影响,进行罕遇双向地震作用下的弹塑性时程分析和非线性Pushover分析。研究表明:对于轴向变形系数越小、墙整体系数越大且刚度特征值越小的结构,在罕遇地震作用下其剪力墙可能发生不可控的耗能分布;通过分析结构中各类构件的屈服顺序及屈服发展形势,提出框架-核心筒结构的合理损伤模式,并给出设计建议。

钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点抗震性能试验

介绍了3个钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点试件在梁端竖向往复荷载作用下的试验研究,其中一个为梁弯曲破坏的"强核芯区弱梁"试件,两个为核芯区剪切破坏的"强梁弱核芯区"试件。试验结果表明,三个试件都有大的变形能力,但峰值荷载时弱核芯区试件的核芯区剪切变形占节点总变形的50%以上,而强核芯区试件的这一比例很小;弱核芯区试件核芯区的箍筋和钢管屈服,而强核芯区试件核芯区的箍筋和钢管未屈服;弱核芯区试件的耗能能力小于强核芯区试件的;对于核芯区破坏的试件,减小核芯区的箍筋间距,可以增大节点的耗能能力和减小核芯区的剪切变形。

杭州某超限高层建筑结构设计与分析

杭州某高层建筑,主塔地上44层,结构最大高度200m,副塔地上33层,结构最大高度150m,均为超限高层建筑,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。本文首先结合建筑方案及经济性分析说明了主体结构的体系选型原则,并对各塔楼的小震计算结果进行了分析说明。随后对主塔进行了超限判别,并针对结构不规则项选用了相应的设计措施。最后,对结构性能化设计相关内容进行了重点介绍。设计结果表明:通过选用合理的设计措施,原结构的不规则性得到有效控制,结构各项计算指标可以较好地满足规范要求,结构安全、可靠,结构设计可行。

成都和谐国际金融广场5号楼超高层结构设计分析

成都和谐国际金融广场5号楼高186.1m,属于高度超限的超高层建筑,结构采用钢筋混凝土框架-核心筒体系。针对该工程的超限情况,确定了合理的抗震性能目标。分别采用PKPM和ETABS进行该结构的小震弹性设计,结果表明两种软件计算结果吻合良好且均满足规范相关要求。在此基础上,进行了基于Perform-3D的动力时程弹塑性分析,小震分析结果与上述两种软件计算结果吻合良好,验证了模型的可靠性。大震下耗能分析结果表明结构的塑性耗能主要由梁等水平构件耗散,剪力墙和柱损伤程度较轻,结构的抗震性能均满足预期性能目标要求。