高地震烈度区设置连梁阻尼器消能减震结构设计与分析

结合某高地震烈度区实际工程,对设置连梁阻尼器的剪力墙结构进行消能减震计算分析。分析表明,消能减震结构比常规抗震结构在地震作用下的基底剪力减小了约16%~18%,倾覆力矩减小了约20%,最大层间位移角减小了约18%~24%;且设置连梁阻尼器后,连梁剪力得到合理控制,解决了小震作用下非减震结构大量连梁剪压比超限的问题,使连梁具有足够的承载力和延性。其次,采用动力时程反应分析对消能减震结构的附加阻尼比进行了计算分析并验证,证明消能减震结构的附加阻尼比取用3%比较合理且偏于安全。再次,对消能减震结构进行了大震弹塑性分析并考虑双向地震作用,通过滞回曲线看出连梁阻尼器在提供抗侧刚度的同时耗能明显,有效保护了主体结构构件的损伤,且大震弹塑性位移角满足规范相应要求。最后,对连梁阻尼器连接的设计提出了建议。

某大高宽比超高层住宅结构抗震设计要点分析

结合某工程实例,对存在扭转不规则、大高宽比且超B级高度的超高层结构进行分析,并根据超限水平、结构特点及经济性评价等综合因素,选定结构的抗震性能目标。详细阐述主体结构在多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的设计控制指标及设计要点。通过计算分析,验证了结构在不同工况下的整体指标满足规范要求,发现结构薄弱部位并采取相应的加强措施,以达到设计提出的性能目标,结构具备一定的安全储备和良好的抗震性能。

一种油基钻井液用支化型流型调节剂及其应用

针对油基钻井液结构力提升困难的问题,合成了一种支化型流型调节剂ASA。该流型调节剂在矿物油中能有效地提升钻井液的动切力、初切和终切值。以此为基础,研制了一套高切力、低油水比的油基钻井液,其油水比可低至70∶30,动塑比可达0.3~0.5Pa/(mPa·s),体系抗高温达到200℃,密度适用范围为1.0~2.1g/cm3。现场应用表明,高切力低油水比油基钻井液体系具有很强的抑制页岩水化和稳定井壁的性能,防塌效果显著,流变性能好,结构力强,易于携砂携岩和井眼清洁,能很好地满足超长水平段页岩气井的安全施工需求。

塑性Zr-Cu-Fe-Al-Y非晶合金及其力学性能

报道了系列具有大塑性变形能力的Y微合金化Zr-Cu-Fe-Al-Y非晶合金。该系列合金在压缩变形条件下,塑性应变量可达8.3%,最高的屈服强度、断裂强度分别为1750、1900MPa。压缩应力-应变曲线呈现明显的锯齿状流变现象,压缩试样表面存在大量剪切带,试样断口呈典型的非晶脉状断口形貌。在变形试样的高分辨电镜分析中没有发现任何结晶相存在。计算显示,该系列非晶合金具有较大的泊松比值,其中(Zr0.58Cu0.24Fe0.08Al0.10)99Y1的泊松比为0.335。这表明大的泊松比是该系列非晶合金具有大塑性变形能力的物理原因之一。

半刚接柱脚低层规则钢框架损伤分布机理

针对低层规则钢框架损伤分布机理不明确,以钢框架的强柱系数、首层剪重比为主要研究参量,建立8个半刚接柱脚三层规则钢框架模型。通过弹塑性分析,研究半刚接柱脚低层规则钢框架损伤分布机理。结果如下:柱、梁均刚接的模型首层变形集中,为防止首层破坏,强柱系数要求在1.9以上;有轴力柱的模型各层层间位移分布较均匀,然而刚接梁端部和半刚接柱脚地震需求性能较大;随着强柱系数的增大,梁的延性比和累积塑性延性比均增大。

框架-核心筒结构双重抗震防线研究综述

为保证框架-核心筒结构双重抗震防线的安全,中国规范对外框架按照刚度分担的剪力比例进行了限制,实际设计过程中,很多工程很难满足规范限值要求。对该体系双重抗震防线的相关研究进行了梳理总结,分别从震害、振动台试验和数值分析角度进行了阐述,指明不同研究方法在该问题上存在的不足和局限性。讨论了当前研究中存在的问题和对执行规范过程中的不同理解;从基于性能抗震设计的角度,提出双重抗震防线应达到的合理目标,并对今后应开展的研究和主要焦点进行了展望。

框架-剪力墙基础隔震结构的地震扭转反应

为了研究框架-剪力墙基础隔震结构的地震扭转反应,建立了地震作用下高层框架剪力墙基础隔震结构的平移-扭转耦联振动模型和运动方程,分析了单轴偏心基础隔震结构的平移-扭转耦联地震响应,并探讨了不同偏心率下隔震结构的地震反应.结果表明:在结构设计中应合理调整隔震结构上部结构和隔震层的偏心率.只有在上部结构和隔震层的偏心率满足一定关系的情况下,采用基础隔震才能明显减小结构的扭转反应.

上海张江双子塔结构设计关键问题

上海张江双子塔是由两栋高度及立面相同的超高层塔楼组成,结构高度为298m,采用框架-核心筒-环带桁架的结构体系,为超B级高度超限高层结构。双子塔的主要结构特点是为匹配幕墙立面,外框直柱和斜柱相结合形成交汇及分叉的复杂节点;此外,双塔均设置了两道环带桁架作为加强层,高区核心筒均有斜墙单侧收进。重点介绍外框斜柱承担剪力比、核心筒斜墙性能化设计、交汇及分叉柱的复杂节点设计、黏弹性阻尼器减震方案的可行性等关键问题。采用YJK、ETABS和SAUSAGE等软件进行整体弹性及动力弹塑性分析,并进行抗震性能化设计,对关键及薄弱构件采取针对性加强措施。选取其中一栋塔楼计算结果为例,结果表明:塔楼结构选型及布置合理,具有良好的抗风和抗震性能。

论地震作用和钢框架板件宽厚比限值的对应关系(上)———我国规范与国际主流规范的地震作用比较

抗震钢框架梁柱截面的板件宽厚比,既是反映钢框架延性的关键指标,也是控制耗钢量的关键指标。框架梁柱截面的板件宽厚比选择,与地震作用下钢框架的受力状态紧密相关。对我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)与国际主流规范的设防标准进行比较,讨论我国抗震规范采用"小震"为基准的弹性设计方式,与国际主流规范以"中震"为基准,并按结构性能折减设计地震作用进行结构弹性设计方式之间的异同。进而,详细比较我国抗震规范与欧洲EC8、日本BCJ等国际主流抗震规范的地震作用计算和底部剪力。比较结果表明,我国抗震规范第一水准设防的地震作用FEk,与欧洲EC8规范性能因子q=4时及日本BCJ规范Ds=0·25时的设计地震作用水平比较接近。所分析内容,是合理借鉴国际主流规范,建立适合我国抗震规范体系的地震作用与框架梁柱截面板件宽厚比限值对应关系的基础。

某高烈度区高层框架-剪力墙结构基础隔震设计与分析

介绍了高烈度区某11层框架-剪力墙结构基础隔震设计的全过程。对隔震支座选型、上部结构水平向减震系数取值、扭转位移比控制、隔震层温度变形验算等进行了详细介绍,着重讨论了高烈度区高层结构水平向减震系数偏大、隔震层扭转位移比过大等难点问题的处理方法。通过对隔震结构模型与非隔震结构模型侧移模式进行对比分析,探讨了现行隔震结构降度设计方法存在地震作用分布不合理,导致(极)大震作用下结构底部存在薄弱层隐患的问题。通过PERFORM 3D软件对隔震结构进行了大震性能评估,证明结构基本满足大震可修的性能目标。

改进的键基正交各向异性近场动力学模型

针对经典的键基近场动力学(bond-based peridynamic,BPD)模型受固定泊松比限制的问题,提出一种改进BPD模型。该模型可解除泊松比限制,并可用于分析正交各向异性单向板的变形和裂纹扩展问题。在改进BPD模型中,每根键受到轴向和横向成对力的作用,额外增加的节点转动可消除由横向力引起的附加弯矩,从而确保该模型满足角动量守恒条件。仿真结果验证所提出的改进BPD模型的精度,并展示其预测碳纤维复合材料变形和裂纹扩展的能力。

高层剪力墙隔震结构动力特性简化计算方法

针对规则高层剪力墙隔震结构侧向变形特征,按楼层集中质量法建立的多质点模型进行模态分析,以振型有效质量为判断依据,确定了该类结构在采用振型分解反应谱法进行单轴向计算分析时可取前两阶振型。在考虑了隔震层转动影响前提下,基于所定义的线刚重比构建了该类结构前两阶自振周期、振型、振型阻尼比的简化计算方法及相应计算式,验证计算结果表明能够较好的反映出结构前两阶动力特性。当隔震层转动线刚重比较小时,若不计入其影响将导致二阶周期计算偏差较大。在此基础上给出了基于线刚重比的规则高层剪力墙结构隔震前后周期比的显式表达式,为高层隔震结构实用设计方法的研究提供了基础。

钢筋增强高韧性水泥基复合材料梁受剪延性分析

为分析钢筋增强超高韧性水泥基复合材料简支梁在集中荷载作用下的受剪承载力和延性性能,对9根超高韧性水泥基复合材料梁和1根混凝土梁开展了集中荷载作用下不同配筋率、不同配箍率及不同剪跨比的抗剪试验研究。结果表明,钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁较之普通钢筋混凝土梁具有更好的抗剪性能和延性性能。介绍了加载试验中试件规格、加载方式及测量设备等,分析了影响试件受剪延性性能的因素。

高层及超高层建筑抗震基底剪力系数研究

基底剪力系数是高层及超高层建筑抗震设计的主要控制因素之一,基于现行规范和标准,结合四项典型高层结构实例,研究场地类别和阻尼比对基底剪力系数的影响,并探讨基底剪力系数在工程实践中遇到的问题。结果表明基底剪力系数随特征周期增长而增大,特征周期对基底剪力系数影响随结构基本周期增长而减弱,并给出基底剪力系数与场地特征周期的定量关系;建造在Ⅲ、Ⅳ类场地上结构高度200~400 m的高层建筑,基底剪力系数宜考虑阻尼比的影响。

翻转动能对基础隔震剪力墙结构高宽比限值的影响分析

针对上部结构整体刚度较大的基础隔震剪力墙结构体系,通过将上部剪力墙结构简化为刚体得到能够考虑结构翻转动能的两自由度基础隔震简化模型,并以此为分析对象,建立体系振动微分方程。采用复模态方法进行解耦变换,分析结构平动及隔震层翻转角位移的频响特性。在此基础上提出了考虑上部结构翻转动能影响动力倾覆分析方法,并推导了高宽比限值的动力法计算公式。通过对比分析动力法及等效静力计算结果,得出以下结论:上部结构翻转动能对基础隔震高层剪力墙结构以支座不受拉为控制条件的高宽比限值的影响不容忽视;所提出的动力倾覆分析法较仅考虑平动动能的等效静力法更为准确,且更偏于安全;等效静力法相对于动力法计算结果的偏差随着地震烈度、隔震结构周期、场地卓越周期的增大而减小,随隔震层水平等效阻尼比的增大而增大;在其他设计条件不变的情况下,减轻上部结构质量、增大隔震支座总竖向刚度,对基础隔震剪力墙结构高宽比限值的提高是有利的;分析基础隔震剪力墙结构高宽比限值时,应当充分考虑场地条件、地震分组、结构周期、阻尼比等因素的影响。

适用于区域RC框架结构隔震韧性提升的简化模型

近年来,区域建筑地震韧性提升已逐渐成为国际防震减灾领域的研究热点。该文以典型区域建筑RC框架结构为例,综合考虑区域计算效率和精度,以关键设计指标把握能力、关键结构响应预测能力和韧性水准评价结果为核心目标,研究了适用于该类结构隔震韧性提升的简化模型。基于基本案例,首先评价了广泛使用的基于剪切梁的组合简化模型的精度,结果表明:该模型无法把握关键设计指标底部剪力比,更重要的是无法预测影响韧性水准的关键结构响应最大楼面绝对加速度。鉴于此,该文建议了一种基于铁木辛柯梁的组合简化模型,可准确把握上述关键设计指标和结构响应。以一栋既有RC框架结构为例,实现了基于该简化模型的隔震韧性提升,并用于指导该结构的隔震韧性提升实际工程设计,结果表明:该模型可较好把握关键设计指标和预测关键结构响应,且韧性评价结果与精细模型评价结果相对误差小于4.5%,而基于剪切梁的组合简化模型预测的修复费用和工时误差分别高达177%和31.5%,表明该文建议的简化模型可服务于区域RC框架结构的隔震韧性提升。

基于等效梁模型的大高宽比高层剪力墙隔震结构地震反应分析

针对基础隔震高层剪力墙结构,建立了考虑隔震层边界的等效梁模型,提出了适用于该模型地震作用动力响应求解的振型分解反应谱法及有限元非线性时程分析法。以高宽比达3.96的实际结构缩尺模型为算例,采用上述两种分析方法求解其地震响应,并与三维有限元模型分析结果进行比较。结果显示:采用所建立的等效梁模型对基础隔震高层剪力墙结构地震反应进行分析具有较好的计算精度。可用沿结构高度均匀分布侧向力作用下、综合考虑弯剪变形影响的整体等效刚度EI eq作为等效梁的模型参数。可将该等效梁模型应用于高层隔震结构的普适性规律研究;高宽比达3.96的算例结构在8度罕遇地震作用下,显示出了良好的抗倾覆性能,结构以整体平动加轻微翻转摆动为主,水平侧移主要集中在隔震层。隔震支座尚处于受压状态,隔震层滞回曲线饱满、耗能显著。所建立的方法及相关分析结论,可为高烈度区大高宽比高层剪力墙基础隔震结构后续理论研究及实际工程应用提供有价值的参考。

低高宽比筒中筒结构分析与设计建议

以某实际工程为例对较低高宽比的筒中筒结构的特点进行了分析,并通过改变结构高度,根据结构楼层位移曲线,基底剪力与倾覆弯矩在内外框中的分配以及柱轴力变化曲线,探讨了高宽比对筒中筒结构受力的影响。结果表明,低高宽比的筒中筒结构弯曲效应较小,外筒空间作用不明显,剪力滞后严重。建议该类结构设计时应进行内筒加强,并尽量做到外框的强柱弱梁,条件允许时可采用装饰柱代替部分结构柱。

屈曲约束斜撑钢框架弹塑性设计研究

以典型的对称屈曲约束斜撑钢框架为主要研究对象,斜撑框架强度CB以及屈曲约束斜撑的水平力分担率β为主要研究参数,通过二阶非线性静动力分析,对各模型的层间变形、层间力以及塑性能量分布等进行了比较研究。考察了各模型各层的层间位移、层剪力、屈曲约束斜撑的塑性能量分布以及层滞回曲线关系等。结果表明:屈曲约束斜撑水平力分担率β≈30%～60%时,各模型各层的层间静、动力分析结果基本吻合。

大高宽比高层结构基础隔震应用与研究

目前隔震技术在多层建筑中应用越来越广泛,国内在高层结构中的应用范例不多。一方面由于隔震支座拉应力不易控制,另一方面高层结构的倾覆问题也对建筑高度和高宽比带来限制,本文首先对一栋大高宽比高层结构进行了隔震设计,并分析了隔震方案的可行性以及隔震效果。结果证明方案可行,隔震效果明显。探究了适用于高层结构的支座布置规律,为高层结构隔震设计积累了经验,并证明隔震技术在高层结构中的适用性。最后从能量角度,通过功率谱密度表征原地震时程和滤波时程的能量变化,分析可知滤波原理实际为能量过滤,进一步延伸了滤波原理并从新的角度认识了隔震层工作机理。