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。

某钢框架-混凝土核心筒超高层结构设计中的关键技术

在超高层建筑中,外围的框架柱多为型钢混凝土柱或钢管混凝土柱,鲜有采用纯钢框架柱,为了探索钢框架-混凝土核心筒结构在超高层建筑中的应用,以实际工程为例,首先通过对比四种框架-核心筒结构方案,衡量建设期与运营期经济效益,并结合建筑工业化方面进行结构选型;其次简要介绍钢框架-混凝土核心筒超高层结构的常规分析;最后从层间位移角的控制、竖向变形差的控制、梁墙刚接加强节点的设计、外框钢柱的屈曲分析及弹塑性时程补充分析角度,重点论述钢框架-混凝土核心筒超高层结构设计所采取的一系列关键技术,以保证结构的安全性和合理性。

某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构设计计算

某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构建筑总高度为215m,核心筒高宽比为11.2,结构位于风荷载较大、地震作用也较大的地区,针对建筑的功能要求和所处地区的特点,介绍了结构体系选型、整体弹性计算、整体稳定性分析、分阶段施工模拟、混凝土收缩和徐变的影响分析,以及结构动力弹塑性分析等多方面的计算内容和相关分析成果。本文有关计算方法可供相关工程设计参考。

框架-阻尼框筒结构体系在超高层建筑中的应用研究

在框架-核心筒结构体系的基础上,提出了一种新型结构体系“框架-阻尼框筒结构体系”。对某200m高、采用框架-阻尼框筒结构体系的超高层建筑进行了多遇地震下的设计,通过周期和层间位移角对比,得出钢板阻尼墙在多遇地震下可以提供所需刚度。进一步对该结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,通过对基底剪力下降程度、顶部位移对比、层间位移角、框架损伤、钢板阻尼墙耗能和有害层间变形进行分析,表明钢板阻尼墙在罕遇地震下能够充分耗能,降低结构响应,保护框架构件。最后,研究了钢板阻尼墙屈服位移对结构层间变形和钢板阻尼墙耗能占比的影响。初步论证了框架-阻尼框筒结构体系可应用于200m左右的超高层建筑中,合理设计下具有优异的抗震性能,为超高层建筑的结构体系选择提供了一种新的方案。

某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构的整体稳定性分析

采用结构分析软件SAP2000对某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构进行线性和非线性整体稳定分析。分析结果表明,该超高层结构具有较好的整体稳定性能。基于整体稳定分析结果,对结构中底部跨层柱的计算长度系数进行计算。

高层钢框架结构考虑P-Δ效应的弹性层间有害位移的简化计算

高层钢框架结构在水平荷载作用下,层间位移包含有害位移和无害位移两部分。在结构侧移的传统计算中,通常忽略P-Δ效应的影响;在二阶侧移计算中,也未从有害位移的角度进一步分析,这对较柔的高层钢框架结构来说会造成较大的误差。因此,针对这一问题,提出了高层钢框架结构考虑P-Δ效应影响的弹性层间有害位移的简化计算方法。通过采用简化方法和对角撑法对一个承受水平均布荷载的15层纯钢框架结构进行模拟计算对比,并讨论了P-Δ效应对层间有害位移的影响。结果表明提出的简化方法实用可行,能够很好地满足工程的实际需求。

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。

钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构性能分析

钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构是一种具有多道抗震防线的新型超高层结构体系。按美国规范对非加劲薄钢板剪力墙进行设计,采用ETABS建立该结构的计算模型,对其周期、位移、刚度比、构件内力等参数进行分析并研究加强层对其结构性能的影响。分析结果表明:大部分竖向荷载由外框架柱和钢板剪力墙的竖向边缘构件承担,内嵌钢板主要承担水平剪力,设置加强层能有效提高结构的抗侧刚度,但会导致刚度比和内力突变。

高层异形型钢混凝土框架-核心筒石雕像结构设计

福建南安62m郑成功大型石雕塑像为我国少有的高层石雕像结构,其结构体系为高层异形型钢混凝土框架-核心筒组合结构。首先采用盈建科(YJK)和MidasGEN两种软件进行了小震弹性计算,同时采用风洞试验及YJK开展抗风性能分析。计算结果显示,结构的层间位移角、侧向刚度比等指标均满足规范要求。然后,采用SAUSGE软件进行动力弹塑性分析,确保结构可以实现大震不倒的性能目标。通过以上分析结果可知,此高层异形组合结构的工作性能均能满足规范要求,可供同类工程设计借鉴。

300m超高层框架-核心筒加强层设计探讨

本文以一栋300m高的框架-核心筒结构为例,对在不同楼层设置加强层进行研究。通过对不同结构方案在小震下的弹性反应谱法分析,对比竖向和水平作用下结构周期、位移、刚重比及内力的变化,得出300m高框架-核心筒结构的加强层设置的结论与建议,供设计参考。

海口双子塔-南塔核心筒设计与研究

为了提高结构抗震性能,海口双子塔-南塔核心筒在底部范围、伸臂桁架相关范围、顶部范围采用钢板混凝土剪力墙,探讨了型钢钢板对核心筒剪力墙的影响,伸臂桁架设置位置对墙肢拉应力的影响。通过对结构进行地震作用下的等效弹性分析,确定剪力墙墙肢内的型钢截面尺寸、钢板截面尺寸及配筋面积;通过对结构进行动力弹塑性时程分析,研究在罕遇地震作用下的剪力墙塑性损伤、剪力墙内型钢与钢筋的应力状态。结果表明,钢板混凝土剪力墙与普通混凝土剪力墙相比,墙肢厚度减小,墙肢拉应力满足要求;设置伸臂桁架能有效降低底部墙肢拉应力;在罕遇地震作用下墙体边缘构件型钢和纵筋、钢板均为弹性状态,部分连梁钢板达到屈服,连梁纵筋接近屈服。配置了型钢和钢板的剪力墙满足各项设计要求。

某带伸臂加强层的型钢混凝土框架-核心筒超高层结构性能分析及试验研究

对某带伸臂加强层的型钢混凝土框架-核心筒超高层结构进行了动力弹塑性时程分析及相关振动台试验,研究该种结构体系的抗震性能及构件损伤情况。研究表明:加强层有效地加强了结构的抗侧刚度,大震作用下结构的层间位移角均能满足1/100的规范限值要求;加强层会引起结构局部刚度、承载力突变,有限元分析与试验结果均表明结构损伤较多出现在加强层附近范围以及结构的底部几层,但损伤可以控制在可接受的范围内;试验研究表明加强层斜撑破坏主要集中在节点区域,斜撑对结构刚度影响很大,应重点加强斜撑节点部位的设计。

高层钢结构框架-设备动力响应分析

以某工业高层钢结构框架为研究对象,考虑不同的设备与框架连接形式,对其耦合动力响应进行了细致的研究。将简化Hertz-damp碰撞模型应用于结构-设备带限位导向连接的分析中,动力响应采用考虑残余应力和初始弯曲缺陷基于刚度法纤维单元模型进行弹塑性有限元时程模拟,取得较好的结果。分析表明,不同的设备与框架连接形式,对框架楼层剪力、反应谱,设备倾覆弯矩、位移和设备与框架连接部位的内力等均产生显著的影响,常规的简化分析存在一定的安全隐患。设备对框架的动力反馈在一定条件下会提高结构的动力响应。参与分析的设备数量对楼层剪力和限位碰撞力等有一定影响,平衡精度和效率后,工程设计中参与耦合分析的设备宜取1~2台。对框架-设备耦合抗震设计提出若干建议。

天津某高层建筑钢框架-偏心支撑结构设计

以天津某高层结构为例,介绍了钢框架-偏心支撑结构设计,论述了结构选型及结合建筑功能布局的支撑布置,重点介绍了消能梁段及支撑斜杆的设计步骤。对于消能梁段,为保证较好的延性,宜设计为剪切型消能梁段,不仅延性好,且抗侧移刚度大;对于支撑设计,保证消能梁段进入塑性变形而支撑不屈服;地震反应分析,考虑了多遇地震下的弹性计算,设防地震、罕遇地震下的弹塑性计算;考察了结构的损伤顺序,符合设定的设计目标。

高层钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗火性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS,对高层钢管混凝土柱-钢梁组合框架不同区域发生火灾的情况进行数值模拟,研究高温下各构件的温度场分布以及不同区域框架受火时的变形情况、耐火极限、应力分布状况。结果表明:在考虑楼板有利作用下,钢梁上翼缘的温度最低;高层建筑的底层变形最大、耐火极限最短、钢管的应力最集中、核心混凝土处于全截面受压状态。

乌兹别克斯坦9度区某超高层建筑结构设计与优化

对于9度设防地区的超高层建筑,其结构设计基本由地震作用控制,因此抗震设计尤为重要。建筑消能减震技术可在提高结构地震安全储备的同时,降低整体工程造价,是结构优化设计的有效措施。对位于9度区的超高层建筑进行了结构方案选型对比、结构方案优化、减震设计方案比选、剪力墙内嵌钢板优化。结果显示,钢骨混凝土框架⁃核心筒方案相对于钢框架⁃支撑方案具备更高的成本优势;框架⁃核心筒方案可通过精细化设计作进一步优化;在此基础上,对钢骨混凝土框架⁃核心筒方案采用两种消能减震方案进行比选,结果表明,采用黏滞阻尼器方案的结构抗震性能明显优于采用黏滞阻尼墙方案;最后通过增大剪力墙竖向分布钢筋配筋率,对低区核心筒墙肢中的内嵌钢板进行了优化。

高层建筑钢框架-偏心支撑结构设计研究

文中以某高层建筑为例,分析了偏心支撑框架设计要点,阐述了斜杆与消能梁段的应用效果,并明确梁段受剪承载力、梁段构造与长度的注意事项,以供参考。

重力柱-核心筒结构体系在某高层塔楼中的应用研究

基于广州某300m高采用高疏柱框架-核心筒结构的办公塔楼的超限设计和《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ/T 15-92—2021)的相关条文规定,研究了重力柱-核心筒结构体系在该塔楼中的应用可行性,分析了体系的应用优势和劣势。首先通过对标塔楼超限设计中的主要整体设计指标,说明重力柱-核心筒结构体系应用于该300m高的塔楼是可行的。然后对比了两种结构体系中主要结构构件截面尺寸和材料用量、施工难度等方面的差异;结果表明,与疏柱框架-核心筒结构体系相比,重力柱-核心筒结构体系有助于减小外围支承柱的截面尺寸和型钢用量,简化外环钢梁的施工难度,加快施工进度,但核心筒的抗震性能目标和楼板的构造要求有明显提高,在较大程度上降低了体系的应用优势。

钢-砼混合框筒结构超高层建筑结构设计关键技术

某钢-砼混合框筒结构超高层建筑总高度250m,结构位于风荷载较大、地震作用也较大的地区,根据建筑的功能要求,进行伸臂加强层位置方案比选,结合该高层结构超限情况进行抗震性能分析,运用基于性能的抗震设计方法,根据结构抗震性能目标分别确定了关键构件、普通竖向构件和耗能构件的性能水准,进行多遇地震、中震下结构计算分析和罕遇地震下结构弹塑性分析,采取针对超限的措施,实现了预期的性能目标。