竖向不规则RC框架结构连续倒塌动力放大系数研究

为研究竖向不规则钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构连续倒塌过程中的动力响应特征,以一系列不同布置形式的竖向不规则RC框架为对象,基于变换路径法,采用静力非线性和动力非线性分析方法,研究底层柱失效时建筑形式与动力放大系数之间的关系,并针对特定建筑形式提出塔群层数比和塔群跨数比。研究表明:GSA2003在静力非线性方法中所建议的动力放大系数2.0偏于保守;减小结构的塔裙层数比,降低结构不规则程度能够有效地提高剩余结构承受动力荷载的能力;在下部裙楼跨数一定的情况下,增大结构塔群跨数比能够降低结构连续倒塌的风险。

竖向不规则框架结构连续性倒塌分析

国内外学者利用非线性静力方法进行结构倒塌分析时,研究对象主要集中在规则的结构形式,而针对大量出现的造型独特的竖向不规则建筑的倒塌研究还相对较少。本文基于拆除构件法,利用SAP2000结构有限元软件,对竖向不规则多层框架结构进行了基于非线性静力Pushdown方法的抗连续性倒塌研究。分别研究了拆除同一结构中不同部位构件、不同层数塔楼结构中相同部位构件后剩余结构的承载力变化情况,研究结果表明:拆除竖向承重柱后的剩余结构承载力,随着上部塔楼层数的增加以及拆柱位置的上升而出现不同程度的降低;加强裙楼顶部水平向承重构件,可以使塔楼底部构件破坏后的剩余结构更好地发挥悬链线机制,并防止剩余结构发生无明显征兆的连续性倒塌。

复杂高层结构设计

东方商务会馆采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,建筑物平面形状为梯形。竖向体形高位内收,引起结构竖向不规则。底层层高较高,引起下柔上刚,存在底部薄弱层。各标准层均设夹层,属复式结构。在结构平面、竖向的框架梁、柱以及剪力墙布置上采取措施,调整竖向不规则的体形对结构受力的总体影响。考虑建筑使用功能改变,对复式结构出现的两种不同结构布置体系分别建模计算和比较,得出考虑后置夹层参与整体结构的共同工作更能符合结构的实际受力特性。在构造上采取加强措施,保证建筑结构在地震和风载作用下具有一定的安全储备。对后置夹层结构布置竖向荷载传力路径尽量直接,以减少对整体结构的不利影响。

速度脉冲地震作用下竖向不规则RC结构抗震位移需求分析

采用8条强速度脉冲地震记录,通过弹塑性增量动力时程分析,研究不同地震动强度水平时竖向不规则质量和刚度布置对钢筋混凝土框架结构抗震位移需求的影响.分析结果表明:速度脉冲地震作用下,楼层质量和刚度突变对结构位移需求有很大影响,地震动强度水平越大影响越显著;顶层质量突变对结构位移需求的影响较大,下部楼层刚度突变对结构位移需求和延性需求的影响很大.

基于变换路径法的竖向不规则RC框架动力增大系数研究

以一系列不同布置形式的竖向不规则RC框架为对象,基于变换路径法对底层中柱失效的框架分别进行了非线性静力和非线性动力倒塌分析,研究了动力增大系数的取值范围,提出了针对该特定结构形式的分类指标。结果表明:GSA 2003中建议的动力增大系数2.0偏于安全,使所设计结构具有较高安全储备的同时,也难免造成一定浪费;随着塔裙层数比的增大,结构抵抗荷载动力效应的能力逐渐降低,在偶然荷载作用下发生倒塌的风险也随之增大;减小结构塔裙层数比,降低结构不规则程度能够减小结构倒塌风险。

高阶振型阻尼对混凝土框剪结构抗震延性折减系数的影响

研究高阶振型阻尼对高层钢筋混凝土框架剪力墙结构抗震延性折减系数的影响.采用5条地震动记录,通过平面结构的地震弹塑性动力时程分析和静力弹塑性分析,以系统位移延性为指标,探讨结构振型阻尼组合数与刚度特征值、竖向不规则对延性折减系数的综合影响.结果表明:振型阻尼组合数对延性折减系数有重要影响,延性折减系数随振型阻尼组合数增加逐渐减小,当振型阻尼组合数较大时,会处于稳定;振型阻尼组合数与刚度特征值对延性折减系数有交互影响,而振型阻尼组合数与竖向不规则对延性折减系数的交互影响不显著.

中国水利博物馆竖向不规则高层钢结构的研究

对中国水利博物馆不规则高层钢结构工程进行了概念设计和数值模拟分析,包括单塔大底盘、顶部空旷、层层错柱内收高层建筑受力特点和结构选型,得出一些结论和建议,为其他类似工程的设计提供借鉴。

绍兴皇冠假日酒店型钢混凝土框架-核心筒结构设计

绍兴皇冠假日酒店位于绍兴迪荡新城景观规划的核心位置,是绍兴市的地标建筑,总高280m。结构形式为型钢混凝土框架-核心筒结构体系,框架柱采用型钢混凝土柱,楼面采用钢梁-组合楼板体系,外围钢梁与柱刚接,楼层钢梁与核心筒及外围柱均铰接,以释放因核心筒与框架柱竖向变形差异引起的附加梁端内力。经方案对比,在16层和37层设置四道伸臂桁架以及周边带状桁架。伸臂桁架在施工阶段分为初固和终固两个阶段,初固阶段保证桁架弦杆自由转动、腹杆能轴向伸缩,在终固阶段达到设计要求。

竖向不规则框架结构地基不均匀沉降的处理与试验研究

提出增加柱间支撑的方法,以解决竖向不规则框架结构独立基础不均匀沉降的问题.通过有限元分析及试验验证,理论分析结果与实际吻合较好.该方法施工方便,构造简单,且提高了建筑物的抗震性能,经过分析对比,在不影响建筑使用功能和建筑美观的同时,可大大降低工程造价.

基于双参数地基梁的框支密肋复合墙梁受力分析

为了研究框支密肋复合墙梁的受力性能,应用弹性地基梁理论,将上部密肋复合墙体简化为考虑剪切作用影响的Pasternak双参数弹性地基,托梁视为倒置于弹性地基上的有限长梁,借鉴Vlasov模型推导了考虑材料性能差异的等效地基参数,进而建立了托梁的挠曲变形控制微分方程;采用传递矩阵法求解了墙梁界面的竖向应力分布及托梁内力,并与有限元分析结果进行了对比,二者吻合较好.结果表明,基于双参数弹性地基上的梁模型能够较好地反映框支密肋复合墙梁的受力性能.

竖向不规则钢-混凝土混合框架静力非线性分析

根据高阶振型对结构位移的贡献,提出基于多振型侧向力分布形式用于竖向不规则结构的静力非线性分析。通过静力非线性分析和动力时程分析结果的对比,验证了侧向力分布形式的准确性。为研究不规则程度对混合结构非线性行为和破坏模式的影响,改变混凝土框架的刚度和强度形成6个竖向不规则混合结构。通过对不规则混合结构层间能力系数的计算,初步判断混合结构刚度和强度的竖向不规则分布特征,评估可能存在的薄弱层和结构破坏模式。采用所提出的侧向力分布形式分别对结构模型进行静力非线性分析,得到混合结构模型的塑性铰开展特征和层间位移角分布,结果表明:混合结构刚度和强度的不规则程度直接影响结构非线性行为和破坏模式,较均匀的层间能力系数分布能够避免结构中出现明显的薄弱层,使结构破坏模式更加合理。

隔层楼盖不确定性高层结构地震损伤研究

为尊重客户需求,增大层高便于客户选择复式套型的高层建筑成为时尚。隔层楼盖的不确定性布置易形成竖向不规则高层建筑结构,在地震作用下容易形成楼层屈服机制,而隔层楼盖不确定性对(超)高层建筑结构抗震性能的影响鲜有报道。本文以常用高层框架-剪力墙结构为研究对象,在满足设计要求的条件下,考虑9种隔层楼盖布置情况,利用有限元软件Perform 3D对结构进行静力与动力弹塑性分析,从基于极限承载力与刚度的冗余度系数、罕遇地震下结构的位移反应、滞回耗能、材料损伤等方面,研究隔层楼盖不确定性对竖向不规则高层结构抗震性能的影响。研究表明:隔层楼盖数量不确定性导致框剪结构承载力与刚度最大分别下降45.7%与46.9%;当去除所有隔层楼盖时,最大层间位移角平均值比原结构大40.4%,剪力墙滞回耗能最大达原结构的1.47倍,剪力墙材料损伤也较为严重。当去除结构总高一半以下所有隔层楼盖后形成了最不利结构,剪力墙滞回耗能比去除全部隔层情况大37.72%,剪力墙材料损伤也最为严重。建议设计中应充分考虑隔层楼盖不确定性进行包络设计,实际中应控制隔层数量不少于总数的50%,且应对结构下部去除隔层楼盖楼层进行加强。

法门寺合十舍利塔结构设计与分析

法门寺合十舍利塔呈"双手合十"造型,采用钢框架-核心筒结构体系。该塔为大底盘双塔连体高层建筑,详细介绍了塔结构分析与设计有关内容,包括塔式结构的结构体系及结构布置、结构设计与施工难点、相关的特殊构造措施;针对超出国内规范限制内容,采取相应的措施调整结构抗侧刚度,并采取有针对性的抗震加强措施,以增强结构的延性。

西安德杰·国际中学不规则结构及楼盖体系设计

本工程为学校功能教学楼,由多个建筑单元组成,各单元存在平面及竖向不规则的情况,在抗震设防烈度为8度区或采取不同的计算方法进行设计。结合建筑布局及空间利用要求,对不同功能单元的楼盖体系进行选取和设计,应用多种计算软件进行复核计算及分析,达到安全、合理、经济的结构设计目的,为类似建筑工程提供参考。

钢筋混凝土框架结构竖向不规则参数的概率评估

采用蒙特卡罗模拟方法分析钢筋混凝土(RC)框架结构竖向不规则参数的抗震控制效果。以底层和中间层竖向楼层承载力和刚度不规则的5层和10层RC框架结构为分析对象,考虑地震动输入的随机性,通过非线性动力时程分析确定结构的最大层间位移角,并分析其随竖向不规则系数变化的规律和超越极限状态水准的失效概率。分析结果表明:楼层竖向承载力和刚度不规则对结构最大层间位移角的影响较大,最大层间位移角随竖向不规则系数的减小而增大,底层不规则较中间层不规则的影响大,承载力不规则较刚度不规则的影响大;竖向不规则对结构地震反应超越极限状态水准的失效概率有显著的影响,失效概率随竖向不规则系数的减小而增大,竖向不规则系数越小失效概率越大;承载力不规则系数为0.7和刚度不规则系数为0.8可作为竖向不规则参数的抗震控制点。

强震作用下竖向不规则RC框架结构抗震易损性分析

研究速度脉冲强震作用下竖向不规则钢筋混凝土框架结构的抗震易损性。以5层和10层底层竖向不规则框架结构为分析对象,考虑地震动输入的不确定性,通过非线性动力时程分析获得结构底层最大层间位移响应,并通过曲线拟合建立最大层间位移与基本自振周期对应的谱加速度函数关系;假定最大层间位移和极限性能目标位移取对数正态分布的平均值,建立能有效评估结构竖向不规则极限控制参数的易损性曲线。分析结果表明:速度脉冲强震作用下,楼层承载力和刚度突变对结构层间位移有较大影响,底层竖向不规则程度越大最大层间位移亦随之增大,而中间层最大层间位移则减小;地震动强度越大,最大层间位移离散性越大;楼层承载力和刚度突变对抗震易损性曲线的影响较大,楼层数不同结构易损性曲线趋势不同。

常见填充墙竖向不均匀布置对框架结构抗震性能的影响研究

历次震害调查表明,填充墙竖向不均匀布置会对框架结构产生不利影响,而传统设计方法并不能较好地考虑这些不利影响因素。基于Open Sees软件,通过自编代码建立了填充墙可自动退出计算的有限元模型,较真实地模拟了带填充墙框架结构在7条地震波作用下的反应;并从结构整体响应、构件内力以及结构破坏机制等方面比较全面地研究了填充墙竖向不均匀布置对框架结构的不利影响。通过理论分析,提出了填充墙抗侧移刚度的计算公式,揭示了这种不利影响的作用机理并提出改进方案,通过动力弹塑性时程分析验证了改进方案的正确性和有效性。

高层型钢混凝土框架-核心筒结构施工期竖向变形实测研究

通过工程实体测试,考察某高层型钢混凝土框架-核心筒结构在施工期间从底层混凝土浇筑后到42层结构施工完的竖向变形规律。测试结果表明:型钢混凝土组合柱内混凝土与型钢存在变形差,变形协调需要的时间与混凝土强度等级有关,强度等级越高变形协调需要的时间越长;施工期间结构竖向应变,柱最大达407×10-6,剪力墙最大达359×10-6,竖向变形在混凝土14 d龄期前发展较快,14 d前完成的竖向变形与42层施工完毕完成的全部变形的比值:柱约35%,剪力墙约34%;混凝土14 d龄期后,当施工循环周期稳定时,竖向变形接近线性发展。

竖向不规则多层轻钢结构强震倒塌预测的细胞自动机与相关向量机联合法

为提高竖向不规则多层轻钢龙骨复合剪力墙结构强震倒塌预测精度,对已有细胞自动机(cellular automata, CA)方法进行改进。通过增加邻居细胞数目,采用结构归一化Pushover分析后的层间位移定义细胞状态值。在此基础上,采用相关向量机(relevance vector machine, RVM)代替已有相似区域匹配准则,得到CA与RVM的联合预测方法。采用联合法和已有CA法,预测竖向不规则多层轻钢结构在强震作用下倒塌时的层间位移(倒塌判别准则为强震作用下多层轻钢结构层间位移角分别超过2.0%、3.5%、4.0%),并将预测结果与非线性时程分析结果对比。结果表明:联合法以弹塑性阶段特征值作为细胞状态值,且选用RVM建立细胞状态值与结构倒塌时层间位移的非线性关系,可准确预测竖向不规则多层轻钢结构倒塌时的层间位移,较原有CA方法预测精度明显提高。