长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响

长周期地震动因含有丰富的低频成分易使(超)高层建筑等长周期结构发生严重震害。SRC(steel reinforced concrete)框架-RC(reinforced concrete)核心筒混合结构作为广泛应用于高烈度区的双重抗侧力结构体系,确保其强震下的协同工作是实现多道抗震防线,形成合理破坏模式的关键。该文通过与普通地震动对比,阐明了远场长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响规律,并基于谐振激励下的结构动力分析模型及经验模态分解初步揭示了其内在机理。算例分析结果表明:受低频特性影响,远场长周期地震动作用下结构框架剪力分担率与底层倾覆力矩占比明显大于普通地震动,最大框架剪力分担率所在楼层与普通地震动相比出现下移,且当峰值加速度增至400 gal时,SRC框架中下部楼层剪力分担率超过40%,底部倾覆力矩占比超过70%,按照现行规范设计的SRC框架将难以保证远场长周期地震动作用下结构的抗震安全;激励频率对于SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响与振型参与方式有关,低频激励(周期为0.5倍~2.0倍结构基本周期)下结构响应主要受低阶振型主导;远场长周期地震动的卓越分量是导致框架剪力分担率增大的原因。

基于失效模式的SRC框架-RC核心筒混合结构三水准抗震优化设计

以SRC框架-RC核心筒混合结构多目标优化设计为研究背景,通过引入损伤函数,将结构的工程造价和损伤量最小定为优化目标,并根据建筑结构"三水准"抗震设防的目标要求,以及结构在不同受力阶段各类构件的受力特点,提出三水准优化设计的方法:小震作用下,认为混凝土处于开裂的临近状态,假定钢材未发挥作用,仅有混凝土发挥作用,据此对结构构件的截面尺寸与混凝土用量进行优化;在中震作用下,框架与剪力墙处于协同工作状态,据此对整个结构满足层间位移差最小之目标的钢材用量进行优化;在大震作用下,结构处于塑性状态,剪力墙基本退出工作,据此对满足结构损伤值最小之目标的钢材用量进行进一步的优化。从而将一个多目标优化问题转化为多个单目标优化问题求解。综合考虑各种约束条件,运用遗传算法与准则优化法的结合(亦即OC-GA混合算法),实施SRC框架-RC核心筒混合结构基于失效模式的三水准优化求解。通过引入一个24层SRC框架-RC核心筒混合结构的设计实例,对结构优化后的有限元模拟结果进行分析,证实了该优化设计思路是有效、可行的。

地震激励下SRC框架-RC核心筒混合结构损伤模型

基于前期对往复荷载作用下SRC框架-RC核心筒混合结构中各构件关于主要设计参数敏感度分析和损伤模型的研究成果,提出了以基本自振周期作为自变量的损伤表征函数,并借助结构设计分析软件SAP2000对30层混合结构进行弹塑性动力分析,采用"预定损伤法"揭示了损伤楼层(数量、位置及程度)、高宽比、刚度特征值等因素与整体结构地震损伤之间的关系,最终建立了SRC框架-RC核心筒混合结构的多因素地震损伤模型.研究将增强对SRC框架-RC核心筒混合结构抗震性能研究的系统性.

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。

基于易损性指数的SRC框架核心筒结构地震损伤评估

设计1个20层SRC框架核心筒结构模型,考虑地震的随机性和结构材料的不确定性,采用拉丁超立方体抽取结构-地震动样本,之后对其进行增量动力分析(IDA),以第1周期谱加速度为强度指标,最大层间位移角为结构需求,定义4个性能水平,研究该结构的易损性。通过引入群体结构震害评估中易损性指数的概念,计算多遇、设防和罕遇地震下的易损性指数。结果表明:以易损性指数作为评价指标,该结构在多遇地震作用下,处于轻微破坏状态;在设防地震作用下,处于中等破坏状态;在罕遇地震作用下,结构处于严重破坏状态。可认为依据我国抗震规范设计的SRC框架核心筒结构能够满足“小震不坏”、“中震可修”和“大震不倒”的抗震设防目标。

高层钢管混凝土框架-RC核心筒结构的弹塑性时程分析

基于合理的材料弹塑性(损伤)本构关系模型,建立了某30层钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构振动台试验的有限元分析模型,考虑了结构的几何非线性和材料非线性,包括钢材和混凝土材料的塑性损伤演化。有限元分析结果与试验结果基本吻合。在此基础上,进行了不同地震波强度作用下的弹塑性时程分析,获得了核心筒和楼板的损伤演化过程、框架应力和损伤发展过程、基底剪力时程曲线、楼层位移角包络曲线以及地震作用下整体结构的能量反应规律。结果表明,有限元法能够较为清晰地揭示这类结构体系在地震作用下的弹塑性工作状态,可为同类研究提供参考。

高层型钢混凝土框架-混凝土核心筒混合结构地震破坏等级评估方法研究

型钢混凝土(SRC)框架-混凝土核心筒混合结构以其较好的抗震性能和灵活的空间布置被越来越多地应用于高层及超高层建筑中,合理评估其地震破坏等级可为震前灾害预测和震后修复或重建提供重要依据。总结分析大量该类结构主要受力构件的拟静力试验结果,参考《建(构)筑物地震破坏等级划分》(GB/T 24335—2009)和相关文献,给出各主要受力构件不同破坏状态的描述,计算各构件在不同破坏状态下满足85%以上保证率的变形指标限值,建立基于构件变形指标的该类高层混合结构破坏等级评估方法。通过有限元分析,对1栋混合结构在三水准地震作用下的破坏等级进行评估。结果表明:基于构件变形指标给出的整体结构的破坏等级判别结果与基于有限元分析给出的材料损伤云图的综合判别结果一致,说明所给出的各构件变形指标限值是合理的,所建立的方法是可靠有效的,可为该类高层混合结构的性能评估提供依据和方法。

过渡层位置对SRC-RC竖向混合结构抗震性能影响

SRC-RC竖向混合结构具有较高的经济性和抗震性能,在我国部分城市的高层、超高层建筑中均有所应用。目前国内对SRC-RC竖向混合结构过渡层位置尚无明确规定,关于过渡层位置对SRC-RC竖向混合结构抗震性能影响的理论研究明显滞后于工程实践。文章以一幢40层的SRC框架-RC筒体竖向混合结构为例,通过对不同地震作用下过渡层位置的剪力与位移的计算分析,研究了不同过渡层位置对SRC-RC竖向混合结构抗震性能的影响。结果表明:多遇地震作用下,过渡层设在18层和24层时,过渡层处剪力变化幅度分别为272KN、272.2KN,层间位移差均为0 mm,表明结构抗震性能较好;罕遇地震作用下,过渡层设在6层和12层时,过渡层层间位移角差分别为-0.277×10-3和-0.925×10-3,过渡层处的层间位移角变化幅度较小,表明结构抗震性能较好。

SRC框架-型钢混凝土核心筒混合结构振动台试验研究

针对工程中采用的钢梁SRC柱框架-型钢混凝土核心筒混合结构的抗震性能进行了试验研究。设计并完成了一幢17层的1∶10模型结构,并对其进行了不同地震工况下振动台试验。分析了该结构体系固有动力特性以及在不同类型、不同强度水准的地震动输入下位移、速度、加速度响应及破坏机理;研究了布置于钢筋混凝土核心筒内的型钢框架对结构整体抗侧能力及变形性能的影响。结果表明:在不同类型、不同强度的地震动作用下,该结构体系的破坏始于型钢混凝土核心筒与外部钢梁SRC柱框架连接节点处,而后向核心筒体内部连梁发展,最终扩展到核心筒体。在核心筒体混凝土局部出现严重开裂破坏后,内置的型钢框架及外部的SRC钢梁框架仍处于弹性工作状态,表明该结构体系可实现多道防线的抗震设计目的且传力途径明确,抗震性能良好。

复杂形状SRC框架-核心筒结构非线性地震反应分析对比

以7度区某复杂高层SRC框架-核心筒结构为例,利用软件PERFORM-3D和MIDAS Building对结构进行非线性动力反应分析,从大震下结构的最大弹塑性变形及结构损伤状态方面对两种软件分析结果进行了对比,并从软件前后处理、材料模型、单元模型等方面对两种软件的结构非线性分析功能模块进行了比较探讨。结果表明:在大震下两种软件计算结构弹塑性变形结果和塑性损伤分布总体较为接近,但在配筋条件、材料单元模型、强度指标等方面存在差异。

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。

某超高层酒店楼结构设计

本文介绍了苏州地区某超高层酒店楼结构设计。酒店楼结构由主楼、中庭和裙楼三部分构成，各部分间不设抗震缝。通过结构分析，给出了弹性分析结果、风荷载下舒适度验算结果以及中震分析结果，同时介绍了本工程结构的主要抗震措施。

鹏瑞利国际健康商旅城-昆明南站项目A1地块1#楼超限高层结构设计

该项目位于云南省昆明市,其中1#塔楼结构计算高度218.80m,核心筒高度233.8m。属于超B级高度的高层建筑,采用钢筋混凝土框架(SRC柱)-核心筒结构,未设置加强层。文章依据所选定的抗震性能目标,进行了小震、中震、大震阶段的性能分析,提出了有效的抗震加强措施。工程所采用的的结构体系对于高烈度区200m左右超限高层具有很好的借鉴作用。