广州南沙国际金融论坛永久会址主体结构设计

广州南沙国际金融论坛永久会址属于大型复杂会议类建筑,具有大底盘双塔、钢屋盖连体、大开洞、竖向质心偏移、大跨结构等多项不规则项。介绍了结构重力体系和抗侧体系的选型思路,主体结构选用混凝土框架+屈曲约束支撑体系,外表皮采用空间钢结构。重点分析了单塔与整体结构的差异以及钢屋盖对下部双塔的影响。通过弹塑性分析,对大震作用下各个时程点的损伤水平进行评估,对大开洞的楼板进行了地震及温度作用下的楼板应力分析;对大跨桁架进行了抗连续倒塌分析。结果表明结构可满足大震不倒的要求,支撑承载力能充分发挥,大底盘结构具有良好的基座支撑特性。

基于剪力比和刚度比的防屈曲支撑-RC框架抗震设计方法分析

防屈曲支撑(buckling-restrained braces,BRB)不仅为结构提供抗侧刚度,且在地震中可通过芯材的屈服吸收能量,从而减少输入主体结构的能量,有效地改善了结构的抗震性能。防屈曲支撑在结构体系中的合理配置是影响结构抗震性能的重要因素。对于防屈曲支撑-钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构,主体结构刚度主要由梁柱构件截面尺寸决定,而主体结构强度由截面尺寸和配筋共同决定。基于此,以BRB-RC框架结构为例,分别采用基于剪力比和刚度比的设计方法进行BRB参数设计,对2种方法设计后的结构进行反应谱及弹塑性时程分析,从周期、层间位移角最大值、滞回耗能比及滞回曲线等方面对结构抗震性能进行评估和对比分析。分析获得了基于刚度比和剪力比设计方法的优缺点,为BRB-RC框架结构的减震设计提供了参考。

基于剪力比的防屈曲支撑-RC框架抗震设计方法研究

该文提出了基于剪力比的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构抗震设计方法。根据不同的剪力比α设置不同参数的防屈曲支撑并进行了多个不同层数结构的抗震设计;基于大震弹塑性时程分析,研究了不同剪力比结构的最大层间位移角和防屈曲支撑滞回耗能比随剪力比α的关系曲线,并得出剪力比α的合理取值范围为0.3<α<0.5。在剪力比合理的取值基础上研究了层间位移角最大值随不同刚度主体框架的变化规律,并建议了主体混凝土框架最大层间位移角的设计取值。该文所提方法简便、实用,为防屈曲支撑耗能减震结构的设计提供了一种新的思路。

强震下拱式体系桥梁震害特征及抗震研究

以汶川地震中拱式体系桥梁震害为主线,总结主拱圈、横向连接系和其它附属构件及减隔震设计拱桥的破坏情况,对国内外拱桥的震害特征及原因进行了剖析。以目前应用数量占优的钢管混凝土肋拱桥为具体背景,对拱式体系桥梁的抗震理论、抗震试验和减隔震设计进行了评述。分析认为拱式体系桥梁竖向和纵桥向抗震存在一定的安全储备,但横桥向存在明显的抗震薄弱环节。针对钢管混凝土肋拱桥横桥向振动及倒塌特点,就目前在拱式体系桥梁中引入防屈曲支撑代替横撑以形成耗能减震结构提出了建议及具体可行设计方式。

混凝土框架-防屈曲支撑结构周期折减系数研究

由于规范没有对混凝土框架-防屈曲支撑结构的周期折减系数的取值给出建议,故考虑填充墙的非线性,通过有限元分析研究了48个工况条件下的混凝土框架-防屈曲支撑体系在不同设防目标下周期折减系数的变化规律和取值问题.结果表明:该结构体系的周期折减系数取值与抗震设防目标位移有关,在相同的目标位移下,结构体系对周期折减系数的影响不大.最后,对框架-防屈曲支撑结构体系的周期折减系数取值提出了建议.

装配式混凝土柱-钢梁-屈曲约束支撑组合节点抗震性能研究

将屈曲约束支撑(BRB)引入装配式混凝土柱-钢梁(RCS)组合结构中,提出一种装配式混凝土柱-钢梁-屈曲约束支撑(P-RCS-BRB)组合结构连接节点,以适应当前抗震设计的更高要求。该节点不仅能实现全装配,还能有效降低支撑所带来的开合效应影响。采用经验证的有限元模拟分析方法,对此节点的抗震性能进行分析,结果表明:该节点具有高承载、可装配、震后无损伤等特点,满足强节点连接的设计要求和大震弹性的抗震目标,有助于实现结构的震后功能可恢复。

既有混凝土框架结构加固方案的对比分析

在对某混凝土框架结构加层加固改造过程中,提出了直接加固法,增设支撑加固法与增设阻尼器加固法三种加固方案。采用中国建筑科学院PKPM(V5.2版)对原框架结构与增设支撑、增设阻尼器后的结构分别进行"小震"工况下受力分析,对比了原建筑物在不同的结构体系下抗震性能。通过参数对比,说明了增设阻尼器加固法在"小震"工况下能够为原框架结构提供附加阻尼,降低原结构构件内力,减少加层后的加固量,明确了采用增设阻尼器加固法的经济性及有效性。采用结构动力弹塑性计算软件SAUSAGE对增设阻尼器后的框架结构进行罕遇地震作用下弹塑性时程分析,选取7条地震波双向加载,对其层间位移角最大值的平均值进行评估,经复核满足规范要求,明确了采用增设阻尼器加固法的可行性。最终,通过经济性及可靠性性的对比分析,最终选用了增设阻尼器的加固方案。

BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析

为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数,并对其抗震性能进行了分析.结果表明,框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能,满足结构抗震性能的要求.

屈曲约束支撑-不规则混凝土结构体系的弹塑性地震反应分析

屈曲约束支撑是一种消能减震构件,在受拉和受压两种状态下都能达到屈服。以某框架结构教学楼为研究对象,阐述屈曲约束支撑在不规则混凝土框架结构加固工程中的应用。采用ABAQUS有限元软件,对在单向、双向和三向7度罕遇地震作用下加固前后的教学楼进行弹塑性动力时程地震反应分析研究。通过对比结构加固前后的层间位移角和顶层残余位移以及BRB的滞回耗能,以评价不规则钢筋混凝土框架结构-BRB体系的抗震性能。数值结果表明,合理设置屈曲约束耗能支撑能够提升不规则结构的抗震性能。

钢支撑动力屈曲致扭机理及BRB减扭机理的研究

研究了钢支撑混凝土框架结构侧移和扭转地震响应的特点,揭示了在反复加载过程中钢支撑动力屈曲会对抵抗扭矩产生影响,使结构塑性铰状态发生非均衡性变化从而导致非弹性扭转的过程。运用达朗贝尔原理研究了钢支撑屈曲使结构产生惯性力、惯性扭矩并出现非弹性扭转突增的致灾机理,并通过振动台试验、有限元非线性分析对类似性能加以验证。对比研究了防屈曲支撑对结构的抗扭效果,以及阻断结构发生非弹性扭转突增的工作机理。最后针对设计上将普通钢支撑作为中心支撑混凝土框架结构第一道抗震防线的保障条件、设置防屈曲支撑减控非弹性扭转的技术保障措施等提出了建议。

屈曲约束支撑在不规则混凝土结构设计中的应用

本文介绍了屈曲约束支撑在不规则混凝土框架结构设计中的应用。上海虹桥交通枢纽工程拟建的公共服务中心为混凝土框架结构,结构在6、7、8层及屋面设有连体结构,竖向严重不规则。结构两塔楼不对称,且刚度相差较大,使整楼的刚心与重心不重合,结构设计时通过两塔楼采用不同大小的柱截面,并在适当的位置设置屈曲约束支撑,来避免刚度中心与质量中心之间存在过大的偏心。结构在罕遇地震作用下,通过屈曲约束支撑的屈服耗能,保护梁柱等主体构件,达到结构大震不倒的设防目标。

外附减震子框架提升既有RC框架结构抗震性能

为了对比外附屈曲约束支撑子框架的不同形式对既有钢筋混凝土框架结构进行消能减震加固的区别。根据《建筑抗震设计规范》(GB 50010-2010)的反应谱,忽略屈曲约束支撑子框架质量,利用未设置屈曲约束支撑的单自由度体系和设置屈曲约束支撑的单自由度体系的层间抗侧刚度比,推导了两者周期、层剪力和层间位移的计算式。将屈曲约束支撑子框架作为既有钢筋混凝土框架结构增设的抗侧力子结构,给出了多遇地震作用下的刚度比-层间位移和层剪力曲线。随后,针对多自由度体系,忽略阻尼的影响,基于变形叠加原理论述了未设置与设置屈曲约束支撑子框架体系之间的周期、层位移和层剪力的关系式。基于推导的相关计算式并结合实际工程应用总结,提出了设置屈曲约束支撑子框架加固既有多层钢筋混凝土框架结构的实用设计流程。最后,结合工程案例对比了采用钢筋混凝土子框架与钢结构子框架的区别,算例表明,采用屈曲约束支撑钢结构子框架体系更具有优势。

防屈曲支撑在高层混凝土框架结构抗震加固中的应用

某十层的纯框架结构建筑检测结果表明,其弹性层间变形和弹塑性层间变形均不满足现行规范要求。采用防屈曲支撑对该结构进行了抗震加固设计,并基于SATWE软件分析了其小震下的结构性能。利用SAP2000软件,基于Pushover分析方法进行了抗震性能分析。由分析结果得知,防屈曲支撑增加了结构的抗侧刚度,增强了结构延性,改善了原结构薄弱层的抗震承载力。经防屈曲支撑加固后的结构,其变形特性仍与原框架结构类似。对实际工程所采用的防屈曲支撑进行了抗震性能抽检试验,结果表明,构件力学性能与设计数据吻合良好。防屈曲支撑技术用于高层框架结构的抗震加固具有良好的技术优势。

混凝土框架结构防屈曲支撑设计方法

为研究防屈曲支撑(BRB)在钢筋混凝土框架结构中的合理布置方法,建立了五种支撑布置形式的防屈曲支撑-混凝土框架计算模型,采用弹性反应谱分析及弹塑性时程分析方法对五种模型进行计算。对防屈曲支撑的剪力分担比例进行了差异化对比分析,结果表明:支撑布置应远离结构质心和刚心,支撑在顶层的作用较小;BRB剪力占比在27%~50%之间对结构的耗能能力有显著效果。

带BRB的钢筋混凝土框架-核心筒结构的地震响应分析

以某20层的钢筋混凝土框架-核心筒结构为研究对象,利用ETABS软件建立普通框架-核心筒结构和带BRB支撑的框架-核心筒两种结构模型,分别采用反应谱分析和非线性时程分析的方法对两种模型进行计算分析对比。结果表明,在多遇地震下,带BRB的钢筋混凝土框架-核心筒结构在层间位移角、最大楼层位移等方面均有一定的控制效果,而且可以提高结构的抗侧刚度和抗扭刚度。在罕遇地震下,带BRB的结构具有很好的耗能效果,能够较好地改善结构的抗震性能。

钢筋混凝土框架结构采用防屈曲支撑加固分析

某钢筋混凝土结构建造近80年,结构性能退化严重。由于顶层结构柱截面突变,导致4-6层抗震层间位移角超限。采用局部布置防屈曲支撑对结构进行加固,并与增大截面加固法对比分析,表明该方法能更经济有效地改善结构抗震性能,确保整体结构满足现行规范的要求。

防屈曲支撑-混凝土框排架结构抗震试验及设计建议

为了研究防屈曲支撑-混凝土框排架结构的抗震性能,以某双跨框架和排架组成的钢筋混凝土火电厂主厂房为原型,设计制作了一榀四层防屈曲支撑-钢筋混凝土框排架结构试件,通过水平静力反复加载试验,研究其裂缝开展及损伤机制、滞回曲线、刚度退化规律、结构变形能力、防屈曲支撑耗能能力等.研究结果表明:结构水平力-顶点侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑与主体结构协同工作性能好,可实现这种结构体系的消能减震耗能机制,实测应变和应力应变曲线得到的防屈曲支撑轴力-轴向位移曲线显示其耗能效果显著,增加结构阻尼比.针对除氧间及煤仓间底部2层的抗剪构造设计、煤仓间刚性层(由钢梁、钢支撑及混凝土梁组成)的薄弱部位设计、BRB支撑形式及单榀结构试验模型设计试验等提出了建议.

屈曲约束支撑在混凝土框架结构中的工程应用

某艺术中心工程拟建的音乐厅为混凝土框架结构,中部为楼板缺失的大跨度空间,此大跨度空间采用钢网架结构。由于建筑功能以及美观要求,最终确定采取屈曲约束支撑-混凝土框架结构体系。在多遇地震下,采用SATWE软件进行计算,发现无屈曲约束支撑时,结构的抗侧刚度较弱,层间位移角不能满足规范要求;加入屈曲约束支撑后,结构抗侧力得到显著改善,各项指标均满足规范要求。在罕遇地震下,采用MIDAS软件进行计算,屈曲约束支撑可视为金属阻尼器,率先屈服耗能,成为结构的第1道防线,符合抗震性能化设计多道设防的设计理念。

屈曲约束支撑-钢筋混凝土框架结构设计方法研究

目前屈曲约束支撑广泛用于新建和加固的钢筋混凝土框架结构中,构成屈曲约束支撑-钢筋混凝土框架结构。鉴于这种结构的设计方法未在规范中明确规定,在试验研究和设计实践的基础上,提出一些设计建议,包括设计时需根据屈曲约束支撑性能采取不同的设计方法、结构适用高度、屈曲约束支撑布置方法和要求、小震作用下屈曲约束支撑计算假定、结构楼层位移角限值、屈曲约束支撑根据不同性能需采取的不同检验要求、屈曲约束支撑与结构的连接设计和钢筋混凝土框架的抗震措施。

装配式混凝土铰接框架结构体系抗震性能分析

装配式混凝土铰接框架结构是一类新型的装配式混凝土结构体系,其预制梁柱铰接,屈曲约束支撑与铰接框架构成水平受力系统,而竖向力由框架柱承担。该体系受力明确,梁柱节点构造简单,现场施工便捷,符合建筑工业化的发展方向。采用ETABS有限元软件对采用该结构体系的某项目进行了多遇地震下的静力弹性分析和罕遇地震作用下的动力时程分析。结果表明:该体系具有合适的结构刚度,能满足多遇地震和罕遇地震作用下规范对结构性能指标的要求;屈曲约束支撑作为该结构体系的"保险丝"和"第一道防线",在罕遇地震作用下,结构下部屈曲约束支撑滞回曲线饱满,耗能作用明显;刚接柱脚在罕遇地震作用下未出现塑性铰,其在部分屈曲约束支撑失效的极端情况下可作为"第一道防线"的补充提供抗侧刚度。提出的节点设计简单,构件生产便捷,现场施工方便,可为同类型工程的设计、生产和施工提供借鉴。