Research on Seismic Design of High-Rise Buildings Based on Framed-Shear Structural System

Under the rapidly advancing economic trends,people’s requirements for the functionality and architectural artistry of high-rise structures are constantly increasing,and in order to meet such modern requirements,it is necessary to diversify the functions of high-rise buildings and complicate the building form.At present,the main structural systems of high-rise buildings are:frame structure,shear wall structure,frame shear structure,and tube structure.Different structural systems determine the size of the load-bearing capacity,lateral stiffness,and seismic performance,as well as the amount of material used and the cost.This project is mainly concerned with the seismic design of frame shear structural systems,which are widely used today.

In-Plane Shear Performance of Wood-Framed Drywall Sheathing Wall Systems under Cyclic Racking Loading

A pilot study was conducted at Penn State University to determine whether the type of drywall joint compound would influence the shear strength of wood-frame stud walls sheathed with Gypsum Wall Board (GWB or drywall). In this study, five 2438 mm by 2438 mm specimens were tested under in-plane cyclic racking loading following the CUREE loading protocol for light-frame wall systems. Three specimens were finished using non-cement based joint compound while the other two used cement based joint compound. Based on the experimental testing of the specimens, the results show that the use of cement based joint compound on drywall joints produces higher shear capacity for the wall system as compared to similar specimens finished with conventional non-cement based joint compound. The result of the study is particularly important for high seismic regions where interior stud walls in residential construction effectively take part in seismic resistance even though wood shear walls are normally used on exterior walls.

框架承担倾覆力矩的合理计算方法

为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。

钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能

目的 研究钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比钢管混凝土键连接与现浇连接梁墙的结构受剪性能,分析前者受剪机理及不同因素对受剪性能的影响。结果 钢管混凝土键连接梁墙的结构承载力和延性系数较现浇结构分别提高约10%和34%;钢材强度从Q235到Q390,初始刚度增加8.44%;截面高度从100 mm到120 mm,延性系数提高17.73%;截面厚度每增加2 mm,承载力提高约15%;截面长度和混凝土强度等级对承载力、初始刚度和延性系数的影响均小于15%,纵向距离对其受剪性能几乎无影响。结论 采用钢管混凝土键连接梁墙的结构总体受剪性能优于现浇结构;钢材强度和截面厚度分别是影响初始刚度和承载力的主要因素。

装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

厚板转换全框支剪力墙结构振动台试验抽层简化模型设计与分析

为研究厚板转换全框支剪力墙结构的整体抗震性能,并检验该结构转换厚板的有效性,在重庆大学土木工程学院振动台实验室开展了缩尺模型结构的模拟地震振动台试验,试验对象为某36层车辆段上盖建筑。本文阐述了厚板转换全框支剪力墙结构振动台试验中模型的设计过程;介绍了测点布置与加载方案;对比分析了不同抽层简化方案对结构的影响。研究结果表明,对于厚板转换全框支剪力墙结构,抽层后依据刚度与强度等效原则调整构件截面能有效降低简化模型与原型的误差;抽层起始位置应被保证距离试验重点研究楼层不低于3层;连续抽层层数为1层时误差最小,建议选择连续抽层层数为1层。

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。

地铁车辆基地全框支剪力墙结构层间位移角限值讨论

车辆基地全框支剪力墙结构是新型的结构形式,在工程实践中有对底部框架侧向刚度控制得过于严格的现象,相关设计标准中要求底部框架层间位移角不宜大于1/2 000。讨论了控制上部剪力墙结构层间位移角的依据、目的和计算中存在的问题,比较了底盘平面大小对底部框架层间位移角的影响。建议车辆基地全框支剪力墙结构上部剪力墙的层间位移角限值按广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ/T 15-92—2021)取为多遇地震作用下1/450;在保证上部剪力墙先于底部框支框架屈服的前提下,大幅度放松底部框架层间位移角限值及非两区八类建筑全框支剪力墙减隔震结构层间位移角限值,也取为多遇地震作用下1/450。实现合理的屈服机制尤为重要。

巨型钢框架-双钢板组合剪力墙住宅体系力学性能探究

在巨型结构体系的基础上提出巨型钢框架-双钢板组合剪力墙住宅体系。基于实际超高层混凝土住宅工程背景建立高度为156 m的计算模型,对其进行弹性反应分析及弹塑性时程分析以评估结构力学性能。通过对比主次结构不同的连接假定,探究主次结构连接方式对于结构整体性能及关键结构构件的影响。基于ABAQUS软件分析了次结构与双钢板组合剪力墙之间采用不同连接方式对剪力墙各部件的影响。最后对该结构体系进行经济性分析。研究结果表明:该结构体系能满足建筑户型无柱大空间设计要求且具有优良的力学性能和经济性指标,在设计中主、次结构连接推荐采用铰接连接。研究结果可为巨型钢框架-双钢板组合剪力墙结构的设计提供参考。

高层框架剪力墙隔震结构剪力墙合理刚度研究

针对高层框架剪力墙隔震体系,基于隔震层上部框架剪力墙协同工作原理,建立了高层框架剪力墙基础隔震结构在倒梯形荷载作用下的简化模型,推导了倒梯形荷载作用下结构的最大层间弹性位移角表达式。采用弯剪型三质点模型,进一步推导了三质点模型的质量矩阵和柔度矩阵,利用振型分解反应谱法,根据底部剪力相等原理,得到了以层间位移角为限值约束条件下的剪力墙合理刚度表达式。提出了高层框架剪力墙隔震体系的剪力墙合理刚度交互设计方案。最后以一栋12层的框架剪力墙隔震结构为数值算例,按照剪力墙合理刚度的理论推导和交互设计方案,进行剪力墙合理刚度的计算和设计,通过数据分析验证了本文提出的算法和设计方案是可行的,可以为结构设计提供参考。

某部分框支剪力墙结构等效刚度比控制分析

转换层下部结构刚度对部分框支剪力墙结构的竖向刚度规则性和地震剪力传递突变程度有较大影响,等效刚度比是衡量转换层下部结构相对刚度的重要设计指标。本文对8度区某部分框支剪力墙结构等效刚度比的控制进行分析讨论。首先,通过转换层下部结构高度线性插值对等效刚度比进行修正,其次,通过调整转换层层高和转换层下部结构剪力墙厚度两种方式,分析不同等效刚度比对结构整体指标、构件受力和结构整体抗震性能的影响。结果表明,等效刚度比越大,转换层与其上一层的层间位移角比和有害层间位移角比越小,等效刚度比小于1.0时,转换层与其上一层的有害位移角比突变增大;设置转换层对转换层以上3层的地震剪力分配产生了较大影响;框支框架的相对刚度比越大,水平力传递突变程度越小;随着等效刚度比增加,结构主要屈服部位由结构底部转移至转换层以上部位。

不同类型地震动下RC框剪结构协同工作对比分析

确保强震下双重抗侧力结构的协同工作是实现多道抗震防线的关键。基于地震动特性分析,对比了普通地震动、远场长周期地震动、近断层向前方向性地震动及近断层滑冲型地震动作用下RC框架-剪力墙结构的协同工作性能,并分析了刚度特征值及结构周期对其的影响;最后初步提出了特殊地震动作用下RC框架-剪力墙结构考虑内力重分配的框架剪力调整方法,并将其与规范中的调整方法进行了对比。结果表明:三类特殊地震动作用下的框架剪力分担率均大于普通地震动,尤其是远场长周期地震动,在地震动强度较小时也能使框架剪力出现较大增长;周期较大结构的中下部楼层框架剪力增大较快;结构框架剪力分担率随刚度特征值的增大而增大,但内力重分配程度逐渐减小;建议在结构抗震设计时,考虑不同类型地震动特性和刚度特征值对结构内力重分配的影响。

装配式混凝土结构构件节点相关技术研究进展

随着我国社会经济水平不断进步,以机械设备和人工现场作业为主的传统建设工程生产施工模式已经逐渐不能适应当前的形势发展.围绕着建筑工业化的理论研究和技术开发一直在相关领域保持着较大的热度.装配式混凝土结构正是与之相关的重要研究对象,而其中大量的研究内容集中在预制构件的连接节点构造上.研究了国内外关于装配式混凝土结构构件节点相关技术的研究进展,并对其主要研究内容和关键结论进行了介绍.

切口高度与延期时差综合影响下框架-剪力墙结构爆破拆除效果研究

为了控制框架-剪力墙结构在爆破拆除后的爆堆高度和后坐距离,以青岛某框架-剪力墙结构居民楼爆破拆除工程为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA软件,对倒塌角度和跨间延期时差正交组合的不同爆破方案进行模拟分析。首先,建立了原方案有限元模型,通过对比实际与模拟结果,验证了模型合理性;其次,仅改变模型的跨间延期时差与切口高度,讨论了结构后坐距离、爆堆高度分别随着二者变化而变化的趋势;然后,基于多方案数值模拟结果,分别提出了后坐距离、爆堆高度二者与切口高度和跨间延期时差相互关系的半定量公式,从而分别确定了结构后坐距离、爆堆高度最小情况下的跨间延期时差和切口高度;最后,分析了框架-剪力墙结构拆除爆破时合理的跨间延期时差以及爆破切口高度的范围。研究结果表明:在相同的切口高度下,各模型后坐距离大都随爆破区段跨间延期时差的延长先减小后增大,在相同跨间延期时差下,爆破切口高度越大,后坐距离就越大,同时,爆堆高度大致都随延期时差的延长而降低。对于此类框架-剪力墙结构,合适的跨间延期时差在270~420 ms之间。大爆破切口可以降低爆堆高度,而小爆破切口又能够有效控制后坐,对确定框架-剪力墙结构爆破拆除的切口高度和跨间延期时差具有一定的指导意义。

车辆基地全框支剪力墙结构大底盘效应分析

以某车辆基地全框支剪力墙结构为例,以底盘结构质量、刚度、频率、平面尺寸、裙房柱截面、塔楼高度等为参数,分析大底盘结构对塔楼地震响应的影响及多塔楼之间的影响、塔楼偏置对底盘的影响等。结果表明,底盘效应放大了塔楼受到的地震作用。楼高150m时,塔楼层剪力曲线形状变得弯曲,反映高阶振型带拐点的曲线形状;楼高50m时随裙房范围扩大,底盘效应明显增强,裙房范围每侧60m,裙房上一层的剪力比楼高150m时该层的剪力还要大50%左右,是楼高50m无裙房时该层剪力的2.5倍左右。在车辆基地全框支剪力墙结构设计中需考虑大底盘效应,按实际的底盘范围进行整体计算以真实反映底盘效应。

基于2021年版广东省高规的某含错层超限高层结构抗震性能化设计

2021年实施的广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ/T 15-92—2021)(简称广东省高规)在抗震计算和性能化设计方面做了一些调整。根据广东省高规相关要求,通过YJK软件对某含错层的超限高层结构作设防地震验算和抗震性能化设计,采用Perform-3D进行动力弹塑性分析以验证按广东省高规设计的错层结构在大震中的性能。结果表明,对于该项目错层处框架柱,按照广东省高规进行的性能化设计,相较于《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010),纵向钢筋用量平均节省约7%。

钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构抗震性能试验研究

对钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构足尺试件进行了水平低周往复加载试验,研究了灌浆轻钢剪力墙与钢框架的耦合效应,分析了结构的破坏模式、受力特征和耗能机理,得到了结构的承载能力、抗侧刚度、延性及耗能能力等。通过与纯钢框架及冷弯薄壁型钢灌浆墙体结构的试验结果对比,发现灌浆轻钢剪力墙通过自攻螺钉采用内嵌的方式与钢框架连接,二者具有良好的协同工作性能,框剪结构的抗剪承载力和抗侧刚度分别是钢框与墙体对应值之和的1.50倍和1.64倍,结构延性系数达5.42,抗震性能优良,研究结果可为该类结构的设计研究提供科学基础。

广州某超限连体高层结构设计

广州某超限高层为带连体的部分框支剪力墙结构,两栋结构高度分别为9725、9275m,在4层、11~13层通过连廊连接。为了验证结构布置的可靠性和安全性,采用YJK和ETABS软件对建筑结构进行整体计算分析及弹性时程分析,同时借助Perform-3D软件,对结构的动力弹塑性进行深入分析,并对连接体结构受力情况做专项分析。结果表明,两栋塔楼的转换构件及连接体结构受力体系合理可靠。根据结构的受力特征,通过对关键构件及其他受力构件的加强处理,确保结构整体上满足各项预先设定的抗震性能目标的要求。

BIM技术在装配式框架剪力墙结构中的应用

文中以某职业院校综合实训交流中心为例,利用BIM技术进行预制装配式设计和施工,促使相关设计人员及管理人员明确BIM技术在高层装配式建筑中的应用流程。实践表明,应用BIM模型确定装配式方案、深化设计及构件制作,分析装配吊装过程中可能会出现的各类问题,不断优化施工方案,可提升安装质量和安全系数。

混凝土剪力墙结构-框架结构防屈曲支撑抗震性能研究

为了提升剪力墙结构-框架结构的抗震性能,文中在剪力墙结构-框架结构的基础上设计了防屈曲支撑,并对改进后的结构进行了抗震性能测试,分析其刚度性能及耗散性能。结果表明,随着水平位移的增加,剪力墙-框架结构的荷载-位移曲线呈现一个闭环;随着加载位移水平的增加,闭合的滞回曲线环出现回陇的现象,其面积不断降低。骨架曲线初期为近似线性增加的现象,后期开始出现缓慢增加至极限荷载,最后曲线开始发生下降的趋势;剪力墙-框架结构在正负两个方向的刚度性能较为接近,差异较小。增加防屈曲支撑的剪力墙-框架结构具有较强的承载能力。