拱式转换层结构弹塑性地震反应分析

拱式转换层结构是一种新型的转换层结构,具有刚度大、自重小,能跨越较大跨度的特点。为研究拱式转换层结构在罕遇地震作用下的抗震性能,对其进行了弹塑性分析。结果表明:转换层本身的整体性较好,不易发生层间位移;结构的等效侧向刚度比对楼层位移、层间位移角、楼层剪力以及薄弱层位置影响较大。     

板厚对带错层高层结构抗震性能的影响与优化

为研究地震作用下楼板厚度的变化对高层错层建筑结构抗震性能的影响,本文以工程实例为研究对象,用SATWE软件建立结构模型为框架结构,建立不同板厚的四种结构有限元分析模型。用弹性动力时程分析法进行比较各结构方案的最大楼层位移、各结构方案的层间位移角和各结构方案的侧向刚度。结果表明,随着楼板厚度的增加,结构最大楼层位移、层间位移角和侧向刚度都有增大的趋向。通过对比可知,工程结构中楼板厚度选用130mm可以满足抗震要求,整体抗震性能良好,又较为经济实惠。     

南京德基广场三期超高层建筑结构设计

由于建筑平面、立面上的需求,塔楼在底部存在较大收进且结构角部在中、高区逐层内收,为避免过多的转换结构构件,最终采用斜柱的方式满足建筑要求;为解决结构侧向刚度不足的问题,设置了伸臂桁架加强层,是一个颇具有代表性的有较多斜柱的带加强层超高层建筑结构。以层间位移角为约束条件,基于增量敏感性优化方法对伸臂桁架的位置及设置道数进行研究分析,基于力学原理分析了斜柱结构的受力机理,并对受其影响的钢梁、楼板进行专项分析,通过ABAQUS有限元软件对分叉柱关键节点进行有限元分析。结果表明：在斜柱楼层范围内,斜柱轴力产生的水平力在核心筒墙体内会造成水平剪力,其拉、压受力特性与斜柱倾斜方向相关,应重点对内倾柱进行加强。斜柱转折处的楼板受到较大拉力时会发生开裂,因此钢梁应考虑能独立承担斜柱的水平分力,按拉、压弯构件进行强度验算。斜柱转折楼层、伸臂加强层及其相邻楼层,均为楼板应力较大位置,设计中需重点关注及加强。通过专项分析加强后主体结构能达到预定的性能目标,且结构关键构件在罕遇地震下不屈服,具有良好的延性。     

层间位移角比在高层转换结构抗震设计中的应用

高层建筑结构转换层的质量和刚度较大。随着转换梁质量和刚度的增加,转换层上下结构的层间位移角差距明显增大,仅限制转换层上下结构侧向刚度比无法有效控制结构地震作用效应。定义层间位移角比为转换层下部与上部结构层间位移角的最大比值。计算分析发现,采用层间位移角比对结构进行控制可以得到比较好的抗震性能。     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明：震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明:震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

高位拱式转换层结构弹性地震反应分析

通过对高位拱式转换层结构分别采用振型分解反应谱法和时程分析法进行计算,研究了这种新型转换层结构的地震反应。结果表明,结构的自振周期随转换层位置的上移,变化较小。转换层位置的改变,并没有引起结构振型曲线显著变化。转换层上、下部结构楼层剪力随着转换层位置的上移,变化规律基本一致。转换层上部结构的层间位移角变化规律基本一致,层间位移角并没有随转换层位置的提高而发生突变。转换层下部楼层的层间位移角随着转换层位置的提高而增大。     

带SRC梁式转换层高层建筑的抗震性能研究与试验

型钢混凝土(SRC)梁式转换结构是一种新的转换形式.在其运用到高层建筑中时,必须保证带这种转换层的高层建筑结构具有良好的抗震性能,为此进行了模型振动台试验,并结合Push-over弹塑性分析结果,对结构的振型、位移、加速度等动力反应和裂缝开展,以及型钢混凝土梁式转换层对高层建筑抗震性能的影响进行了分析.试验及分析表明:型钢混凝土梁式转换结构本身是"强梁弱柱"型,转换层与框架衔接层是强震作用下的薄弱点,同时,沿楼层抗侧刚度的突变仍是高层建筑动力反应和局部构件破坏的主要因素.     

高层斜交网格筒结构受力层间位移的计算及其应用

推导了斜交网格筒结构单元体的抗剪刚度、抗弯刚度以及竖向刚度的计算公式。通过连续化变形分析方法，给出了该类结构在三种典型荷载作用下的水平位移简化方法及其等效抗侧刚度。分析了结构体系的层间位移组成，给出了受力层间位移在弹性和弹塑性阶段的简化计算方法。采用PERFOR-3D软件分析了该类结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度的变化规律，并进行了参数分析。结果表明：斜交网格筒结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度方向均呈现先增大后减小的趋势；层间位移和受力层间位移最大值所在位置不同，且受力层间位移随楼层高度增加，其所占的比例逐渐下降，最大比例约为80%，建议同时考虑受力层间位移角和层间位移角作为该类结构的变形控制指标。斜柱角度、斜柱截面、主环梁跨数以及结构高宽比均对结构的层间位移有较大影响；而对于受力层间位移，斜柱角度和斜柱截面对其影响较大，主环梁跨数以及结构高宽比对其影响较小。     

高层建筑转换层中斜柱转换结构的应用研究

梁式转换结构具有传力清晰明确、结构形式较为简单等优点，但存在许多弊端，如转换梁刚度过大易形成“弱柱强梁”的不利构造以及梁自重较大造成转换层质量过大等缺点。而出现的斜柱转换结构在一定程度上弥补了梁式转换结构的缺点与不足，斜柱的设置提升了转换结构转换梁抗剪承载力，有效减少了转换梁的截面高度。对此建立了斜柱式和梁式转换结构的两组受力模型，采用有限元软件对荷载作用进行对比分析，总结斜柱转换结构的受力特点和梁式转换结构的优缺点，通过试验表明了再有效降低转换梁截面的同事，由于斜柱对转换梁的支撑作用以及斜柱、转换梁、框架柱的稳定三角体系，斜柱转换结构比梁式转换结构的抵抗竖向荷载和水平变形能力更优，为高层建筑中应用斜柱转换结构提供参考。     

转换梁位置对高层建筑结构抗震影响的分析

对带梁式转换层的高层建筑结构进行整体分析,利用SATwE结构分析软件对不同楼层位置转换梁进行动力分析与比较。分析表明,当转换层位于较高位置时,在水平地震作用下,楼层的层间位移在转换层附近发生突变,对结构的抗震性能具有不利影响。     

带斜柱转换的框支剪力墙结构工程应用对比分析

本文介绍了斜柱转换在工程中的应用,并对一个一般高层(建筑高度58.05 m)分别采用斜柱转换和实腹梁转换的计算结果进行对比分析,同时对比斜柱转换结构在100 m高层中应用的整体性能。结果表明:斜柱转换能明显改善转换层与其相邻上层结构的侧向刚度比,降低转换梁的截面尺寸,节省建筑的使用空间;斜柱转换在一般高层中的应用对控制转换层与其相邻上层的剪切刚度比效果更好,在100 m高层中的应用对控制结构整体水平位移效果更好。     

南京德基广场二期塔楼整体模型振动台试验研究

南京德基广场二期塔楼是一幢平面及立面均不规则的复杂超高层结构,结构采用了带加强层的框架-核心筒抗侧力体系。进行了1∶23缩尺比例的整体模型振动台试验,分析了试验中的现象、结构的动力特性、加速度反应、位移反应、关键部位的动应变反应,研究了结构的破坏机理和破坏模式,指出了结构的薄弱部位,评价了该结构体系的整体抗震性能。对结构的设计提出了薄弱层及其相邻层侧向刚度适当调整、下部楼层楼板开洞附近梁式楼板加强等方面建议。试验结果表明,虽然加强层会引起结构局部刚度、承载力突变,结构受力复杂化,并易形成薄弱部位,但总体上加强层的设置可使周边框架柱有效地发挥作用,增强了整个结构的抗侧力刚度。通过合理分析和设计,可使加强层的不利影响降低到较小的程度。     

高层CFST斜交网格筒结构延性影响因素分析

高层CFST斜交网格筒结构体系具有较大的水平侧向刚度,可以大幅减少水平荷载作用下的结构水平位移响应,其结构的延性性能也备受关注.据此,为了研究斜柱的径厚比、轴压比,结构的高宽比以及是否设置屈曲约束支撑对高层CFST斜交网格筒结构的延性影响,并基于Pushover方法分析其对结构延性的影响程度.研究表明:随着斜柱径厚比增大,结构侧向位移和层间位移角减小,结构延性系数减小.斜柱轴压比越大,结构侧向位移和层间位移角越小,结构延性系数越小.结构的高宽比越大,结构侧向位移越大,结构延性系数越小.在结构模型构件截面尺寸保持一致的情况下,设置屈曲约束支撑可大幅提高结构延性,建议视工程具体情况合理设置局部屈曲约束支撑.     

带转换层框架剪力墙结构抗震性能分析

为研究框架剪力墙在带转换层处的抗震性能,根据转换层的设置高度的不同,通过有限元分析软件SATWE建立了四种框架剪力墙结构三维模型,用反应谱法分别分析了结构的自振周期、地震反应力、最大层间位移角以及结构的侧向刚度。分析结果表明:转换层的设置的越高,结构的自振周期就越大、结构的地震反应力越大、最大层间位移角增大以及结构的侧向刚度减小,这些变化趋势对结构的抗震来说都是不利的。     

带斜柱转换的框支剪力墙结构整体性能分析

本文从转换层与其相邻上层结构的侧向刚度比、结构的嵌固部位以及0.2V0系数调整这三个方面,总结了框支剪力墙结构设计时应注意的问题。介绍了斜柱转换在工程中的应用,并对一实际工程分别采用斜柱转换和实腹梁转换的计算结果进行对比分析。结果表明:斜柱转换能明显改善转换层与其相邻上层结构的侧向刚度比,降低转换梁的截面尺寸,节省建筑的使用空间。     

斜坡地面框架结构受力特点分析

为了考察位于斜坡地面上框架结构的受力特点,分别建立了短向坡地、长向坡地和双向坡地三类计算模型,并分别考虑地面高差为1层与2层时的情况。详细分析了坡地建筑与平地建筑在结构动力特性、水平地震作用下的侧向位移与层间位移角、考虑偶然偏心作用时的扭转位移比、楼层侧向刚度比以及结构内力等方面的差异。分析结果表明,坡地建筑地下室侧向刚度较小,结构自振周期较长,平动振型与扭转振型相互耦联。随着地面坡度增大,结构自振周期增幅以及平动、扭转耦联程度随之加大。在水平地震作用下,坡地建筑地下室墙体顶点楼层的侧向位移与层间位移角均明显大于平地建筑。短向坡地建筑地下室对上部结构嵌固效果较好,长向坡地建筑次之,双向坡地建筑最差。在水平地震作用下,坡地建筑地下室顶板及其下部相邻层楼板应力与楼面梁轴力显著增大。随着地面坡度增大,楼板应力与楼面梁轴力增幅加大,而且影响范围向下延伸。针对坡地建筑受力的特点,提出相关的设计建议。     

板式转换结构转换层位置对高层建筑抗震性能的影响

通过对设有不同位置转换层的空间结构分析,论述了转换层设置位置对板式转换结构动力特性和地震反应的影响。由于转换板自身大质量和刚度的影响,提出了转换层位置较高时,只有对转换层上、下结构等效侧向刚度比和层间位移角比的"双控制",才能避免结构层间位移角和地震剪力的突变。该控制方法可供设计板式转换结构参考。     

高层建筑楼层侧向刚度变化控制准则的研究

从匀质构件在倒三角形荷载作用下的侧移曲线和位移角出发,提出只要控制以弯曲型变形为主的高层建筑结构在地震作用下的侧移曲线、层间位移角比或楼层侧向刚度比与匀质构件的相应参数接近,结构楼层侧向刚度变化趋于均匀.通过算例论述了目前世界上主要国家的结构抗震设计规范对楼层侧向刚度变化控制的局限性,分别讨论了楼层层高突变、结构部分竖向构件截面突变以及上述两种突变同时出现的情况下,结构楼层侧向刚度以及结构受力特性的变化规律,提出了合理的控制楼层侧向刚度变化准则,该准则可以有效地应用于控制以弯曲型变形为主的高层建筑结构楼层侧向刚度的变化.     

考虑楼梯协同作用的框架结构抗震性能分析

为研究在规范反应谱工况下,主体结构与楼梯协同作用时结构动力特性及内力变化规律。利用ETABS建立了3组初始振动模态不同的框架结构模型,研究楼梯对具有不同初始振动特性框架结构的影响。研究结果表明楼梯参与结构整体计算后,结构振型的次序可能会发生改变,同时结构初始刚度越小,结构自振周期减小幅度越大;通过分析3组模型在X、Y向反应谱工况下,楼梯对结构的楼层位移、层刚度及层间位移角的影响,得出3组结构模型的楼层位移、层刚度及层间位移角变化率随楼层的变化规律;分析楼梯参与结构整体计算对框架柱内力的影响,表明楼梯区格间的框架柱轴力增大较为明显而弯矩、剪力变化较小。