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。

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。

开缝薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

作为一种新型的抗侧力构件,开缝薄钢板剪力墙以弯曲链杆为主要的耗能构件,在不需要强大加劲体系的前提下,使弯曲弹塑性变形主要集中在弯曲链杆的顶部和底部,从而实现延性耗能.通过两片开缝薄钢板墙低周反复荷载试验,系统地研究了开缝薄钢板墙的破坏过程和破坏机理,得到了承载力,侧移刚度,延性和耗能能力等指标.试验结果表明,开缝薄钢板墙的承载力和侧移刚度能满足正常使用阶段要求,当内填板的整体面外屈曲、缝间板条和边缘加劲肋的弯扭屈曲不先于弯曲链杆的端部弯曲屈服时,开缝薄钢板墙有很好的延性和耗能能力,是一种理想的水平抗侧力构件.

底层框架抗震墙砖房竖向均匀性探讨

依据底层框架抗震墙砖房的受力和变形特点及底层框架抗震墙和上部砖房的抗震性能,对底层与上部砖房的抗震能力宜相匹配的竖向均匀性问题进行了探讨.

设置金属阻尼器的预制装配式剪力墙结构抗震性能分析

预制装配式结构是未来建筑结构发展趋势,但是其整体抗震性能是装配式结构的薄弱环节。因此,将作者提出的剪切型软钢阻尼器设置于实际预制装配式钢筋混凝土高层剪力墙结构的连梁中部,以此提高整体结构抗震性能。该文基于ABAQUS有限元软件平台,提出一种可以有效模拟该软钢阻尼器剪切性能的连接单元,将其应用于该装配整体式剪力墙结构中,进行有限元建模和弹塑性时程分析,通过对比减震前后结构的相关地震反应,分析结构在罕遇地震作用下的减震效果。分析结果表明,设置阻尼器的减震结构,损伤连梁的数量明显减少,连梁阻尼器具有良好的耗能性能,层间位移角、结构损伤、基底反力均有所有减小。因此,采用这种软钢阻尼器可以提高装配整体式剪力墙结构的整体抗震性能。

基于宏观模型的暗支撑短肢剪力墙非线性分析

建立了适合于带暗支撑短肢剪力墙非线性分析的宏观计算模型,分析推导了SAP程序中Link单元的刚度矩阵,明确了Link单元中各弹簧的物理意义,给出了各单元等效刚度计算方法,选取了合适的单元力—位移关系。用由Link单元建立的宏观模型对3片普通短肢剪力墙和3片带暗支撑短肢剪力墙进行了静力弹塑性分析,试验和计算所得顶点力—位移骨架曲线符合良好,说明所建宏观模型合理,用由Link单元建立的宏观模型能较好的模拟带暗支撑短肢剪力墙的非线性行为。

底层大空间高位转换高层建筑振动台试验研究

通过对一座底层大空间、采用高位厚板转换层的框支剪力墙高层建筑的模拟地震振动台试验,分析研究了该结构的抗震性能.按1∶30缩比设计制作了底层大空间高层建筑模型,测试了模型结构的动力特性及在1个场地波和2个天然波激励下的地震反应特征.试验及分析结果表明:该结构的抗震性能基本满足现行规范的要求;结构的转换层、剪力墙厚度发生变化及钢管混凝土柱转变为混凝土柱的36层附近是抗震薄弱部位,在抗震设计中应该予以加强.

近远场地震中土工格栅加筋土挡墙抗震特性的振动台试验研究

地震中土工格栅加筋土挡墙的动态行为与抗震机理的认识还尚不清楚。采用叠层剪切型模型土箱开展大型振动台试验,基于量纲理论π定理的Froude常数设计试验模型,考虑近远场地震动影响,采用汶川地震中松潘远场波、什邡近场波和Taft中远场地震波,测试墙体加速度、加筋回填土加速度、墙体侧向变形、加筋区与非加筋区回填土表面震陷、加筋区填土超静孔隙水压力以及土工格栅应变特性,得出远场和中远场地震波对加筋结构产生了强烈的宏观反应特征,而近场波对加筋区填土超静孔隙水压力的微观反应影响显著,加速度和沉降反应特征表明土工格栅为柔性挡土墙提供了较强的抗震能力,格栅应变分布特征揭示了柔性挡土墙上受力分布规律。研究结果将为土工格栅加筋土挡墙抗震安全设计和工程施工提供依据。

随机地震作用下剪力墙结构振动台试验研究

为了开展随机地震动作用下钢筋混凝土剪力墙结构的地震反应研究,制作了一个1/5缩尺的12层现浇剪力墙振动台试验模型,基于谱表示-随机函数方法生成了适用于7度设防的34条非平稳多遇地震动样本。通过结构动力特性测试分析了模型结构的振型和阻尼比变化,根据振动台试验结果分析了随机地震动作用下结构动力放大系数、楼层剪力及层间侧移角的均值、方差、变异系数和概率密度函数。结果表明,结构随机地震反应表现出明显的离散性,加速度放大系数的离散性随楼层增高而增大,楼层剪力的离散性随楼层增高而减小。实测的随机反应及其概率信息可为剪力墙结构随机响应数值模拟和动力可靠度评估提供验证。

地震作用下转换层上、下结构侧向刚度对框支剪力墙受力性能的影响

采用通用有限元程序SAP2 0 0 0对15层的框支剪力墙结构进行计算,探讨由于落地剪力墙数量不同导致转换层上、下部结构等效剪切刚度的差异,对框支剪力墙结构受力性能的影响,提出一些合理化建议,以指导工程设计。

偏心支撑式钢板剪力墙的抗震性能研究

针对偏心支撑结构中耗能梁段过大的塑性变形会引起楼板严重破坏、修复难度较大的问题,提出了一种在X型偏心支撑中间内置钢板剪力墙的新型结构形式——偏心支撑式钢板剪力墙.首先,利用有限元数值模拟方法对偏心支撑式钢板墙结构与X形偏心支撑钢框架结构的抗震性能进行对比分析;然后,分析了中心钢板剪力墙的大小对结构滞回曲线、耗能系数的影响,并通过骨架曲线进一步分析了中心钢板剪力墙的大小对结构极限承载力、抗侧刚度及延性的影响.结果表明:偏心支撑式钢板剪力墙结构可以减小耗能梁段的耗能变形,从而减小楼板的破坏程度;同时它具有足够的承载力和优越的耗能能力.

考虑楼板变形时框支剪力墙结构的框支层合理设计研究

将框支剪力墙结构沿竖向划分成为转换层上部剪力墙结构和转换层下部框架-剪力墙结构。对各部分结构假定质量刚度沿高度均匀分布,将楼板看成水平放置的深梁,并假定以剪切变形为主。根据平衡条件,列出微分方程组。采用相应的数学程序求解,得到结构水平侧移及各构件内力。通过对内力和侧移的双重控制,进行框支层的合理设计。

开洞剪力墙结构的抗震可靠性分析

运用随机振动分析方法和计算机模拟技术，研究了钢筋混凝土开洞剪力墙结构的抗震可靠性问题，建立了弯曲型结构的刚度和抗震可靠度的计算公式，初步实现了用计算机模拟技术分析结构动力可靠度以代替结构试验的目的．

远场长周期地震动作用下高层框剪结构地震反应分析

选取3条远场长周期地震动和2条普通地震动,在比较其能量特性的基础上,采用ETABS软件建立两栋高层框剪结构的有限元模型。对比研究了地震动类型和结构基本周期对结构弹性地震反应的影响规律。结果表明:远场长周期地震动对高层框剪结构的地震反应具有放大作用;在其作用下结构的层间剪力、楼层位移和层间位移角明显大于普通地震动作用下的结果。远场地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中下部楼层,且明显超出现行规范1/800的限值要求。普通地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中上部楼层,能够满足规范限值要求。随着结构基本周期的增加,远场长周期地震动作用下结构的地震反应随之增大;普通地震动作用下结构的基底剪力、顶层位移逐渐增大;最大层间位移角略有下降、出现的楼层明显上移;顶层位移对长周期地震动、结构基本周期最为敏感。建议在高层结构抗震设计时进行远场长周期地震动作用下结构的抗震性能验算;且将结构位移作为重要的控制指标。

劲性钢筋混凝土连梁的性能与计算方法

对单调和反复加载下的高层建筑联肢剪力墙劲性钢筋混凝土连梁作了试验和非线性有限元法分析研究。在分析劲性钢筋混凝土连梁的受力性能时，考虑了混凝土开裂、受拉硬化、混凝土和钢材的本构关系和粘结滑移关系等。通过研究查清了劲性钢筋混凝土连梁的破坏形式和受力性能（包含延性和耗能能力）。并在此基础上提出了劲性钢筋混凝土连梁的正截面和斜截面承载力的计算方法。

水平地震作用下底部多层大空间框支剪力墙结构中落地剪力墙合理数量研究

地震作用下,底部多层大空间框支剪力墙结构中落地剪力墙合理数量的确定是关系到结构的安全和经济合理的关键问题。本文首先采用分区混合法将框支剪力墙结构分成转换层上部剪力墙结构和转换层下部框架-剪力墙结构两部分,并将前者等效为等截面弯杆,后者等效为等截面弯-剪杆,在此基础上运用振型分解反应谱法计算出结构的地震作用效应,最后结合文献[4]中的框支剪力墙结构在水平地震作用下的侧移曲线公式,通过控制楼层层间最大位移与层高之比满足文献[5]的规定,推导了水平地震作用下底部多层大空间框支剪力墙结构中落地剪力墙的合理数量计算公式,并给出了方便计算的相关图表。本文方法可用于地震区高层建筑结构的初步设计。

联肢剪力墙墙肢附加轴力计算方法及其影响分析

为解决目前计算墙肢附加轴力需要复杂的数值模拟或繁琐的解析求解的问题,并量化附加轴力对联肢墙承载力的影响,选取合适的坐标系,基于连续连杆法建立了以附加轴力为未知函数的微分方程,推导了三种不同形式水平荷载作用下新的墙肢附加轴力解析公式,给出附加轴力简便实用的计算方法,并与现有方法和数值模拟计算结果进行对比;利用本文方法分析了影响附加轴力大小的主要因素;采用联肢墙受弯和受剪强度指标,分析了附加轴力对联肢墙承载力的影响。研究结果表明:利用本文方法只要已知联肢墙几何尺寸和水平荷载形式,即可快速准确地得到联肢墙墙肢的附加轴力,与现有方法相比,本文方法更加简便;同一个联肢墙在不同形式水平荷载作用下,其附加轴力的大小受总倾覆力矩的影响比基底剪力更明显;附加轴力虽然会降低联肢墙受剪承载力和两片墙肢总受弯承载力,但随着附加轴力的增加,联肢墙整体受弯承载力近似呈线性增加。

链接键间距对保温复合剪力墙轴心受压承载力的影响

为研究链接键间距对保温复合剪力墙整体性能的影响,设计并制作了链接键间距分别为300,400,500mm的3组试件,通过对比试验得到其破坏机理及荷载-竖向位移曲线,并针对传统剪力墙存在的问题,提出了一种新型保温复合剪力墙。研究结果表明:试件的破坏形式为脆性破坏;链接键间距对构件轴心受压承载力影响很小,对平面外砂浆的稳定性和结构的破坏位置有一定影响;采用混凝土规范中钢筋混凝土柱轴心受压承载力计算公式计算保温复合剪力墙承载力时需要乘以折减系数。

抗震设防烈度对剪力墙结构土建成本的影响分析

国家标准《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)已于2016年6月1日起开始实施。新一代区划图的实施,使得建筑的土建成本相对于之前有所变化。运用结构设计软件按照相关规范规定的最低标准完成剪力墙结构构件在不同地震动参数情况下的内力和配筋计算,并根据最新的建设工程预算定额和估价表,对上述情况进行施工图预算并在经济性方面进行系统的对比分析。结果表明:随着设防烈度的提高,剪力墙结构土建工程每平米成本上浮的比例也会增大,且随着设防烈度的提高,土建成本的增长比例越来越大。

多肢剪力墙-框架体系在任意水平力作用下的内力和侧移计算

本文在剪力墙-框架结构连系梁连续化假设的基础上,推导了任意标高处具有集中力作用的多肢剪力墙-框架体系连系梁内力及结构侧移的解析公式,进而利用迭加原理求解任意荷载形式下结构的内力和侧移。这一方法也适用于求采用振型分解法计算结构动力响应时所需的柔度矩阵系数。文中列举了不同情况的算例。随着迭加次数的增大,采用本文方法所得结果与几种解析解的相对误差可控制在任意小的范围之内。