高层斜交网格-RC核心筒结构协同受力性能研究

为掌握斜交网格筒与混凝土核心筒协同工作的受力性能,采用PERFORM-3D软件对10个不同结构特性的高层斜交网格-RC核心筒结构模型进行了静力弹塑性分析。总结了此类结构受力和塑性发展过程、变形能力及其影响因素,并从内外筒抗侧刚度的发展过程以及剪力分配规律等方面阐述了这类结构体系内外筒协同工作时的受力性能,给出了斜交网格外筒层剪力沿高度分布规律;明确了斜交网格筒的屈服路径以及斜柱传力过程。研究表明:此类结构体系关键构件的屈服顺序为:连梁、斜柱、剪力墙墙肢;结构抗侧刚度发展过程可分为两大阶段,剪力分配过程分为三大阶段;结构体系的整体变形模式呈弯剪型且空间协同工作性能较好,剪力滞后效应较小。     

斜交网格结构体系的参数分析及简化计算方法研究

斜交网格结构体系由斜交成网格状的斜柱组成,同时承受竖向和水平荷载,具有刚度大、抗侧性能好的特点,已成功应用于广州西塔超高层(432m)结构外筒。针对超高层建筑筒中筒结构中的斜交网格外筒结构,通过结构力学方法推导最优斜交角度,采用三维杆系单元进行结构整体受力分析,得出了斜交角度、平面形状与结构位移、内力的关系曲线和参数变化规律。结果表明:有角柱和无角柱斜交网格结构的最佳斜交角度分别为53°~69°和63°~76°;随着斜交角度的增大,结构竖向刚度增大而抗扭刚度逐渐减小,但抗扭能力依然较好。平面形状对结构抗侧刚度、最佳斜交角度和柱轴力的影响不大;随平面边数的增加,斜柱的剪力和弯矩及梁的轴力均呈下降趋势。最后基于抗侧刚度控制的设计方法建立简化公式,给出了一种估算矩形平面斜交网格结构斜柱截面的方法,为工程设计提供参考。     

高层斜交网格筒结构体系剪力滞后效应研究

利用SAP2000建立不同几何参数的高层斜交网格筒结构模型,在水平风荷载作用下对其进行弹性分析。介绍了高层斜交网格筒结构的剪力滞后现象与基本特点,研究了高层斜交网格筒结构在水平荷载作用下剪力滞后效应的产生机理,并与框筒结构的剪力滞后效应进行对比。分析了斜柱角度、主环梁跨高比、结构高宽比、结构长宽比以及有无角柱对高层斜交网格筒结构剪力滞后效应的影响。结果表明:与框筒结构相比,斜交网格筒结构剪力滞后效应较小;在侧向刚度最优区间内斜交网格筒结构底层剪力滞比随斜柱角度的增大而增大,当斜柱角度超过约80°时,随着斜柱角度的增加底层剪力滞比迅速增大;斜交网格筒结构高宽比越大,结构底层剪力滞比越小;斜交网格筒结构长宽比越大,结构底层剪力滞比越大,剪力滞后效应越明显。     

高层斜交网格筒结构体系抗震性能分析

采用SAP2000对不同斜柱角度的高层斜交网格筒结构模型进行了弹性分析和静力弹塑性分析。探讨了斜交网格筒结构抗侧刚度的发展过程;总结了斜交网格筒结构塑性发展过程及构件屈服顺序,明确了斜交网格筒结构的屈服路径;分析了主环梁跨高比对斜交网格筒结构刚度和塑性发展过程的影响,以及斜柱的受压性能对斜交网格筒结构延性的影响。结果表明:高层斜交网格筒结构的延性较差,结构的刚度和承载力退化不明显;提高斜柱截面的受压性能能够明显改善结构的延性;主环梁跨高比对斜交网格筒结构的刚度发展过程影响很小。     

典型斜交网格筒结构动力弹塑性分析

斜交网格筒结构体系是由内核心筒、外围斜交网格柱与水平环梁构成的新型结构体系,其外筒具有较大的刚度,很适用于超高层建筑的建造。本文针对一典型斜交网格筒超高层结构,使用YJK及Abaqus软件分别对其进行小震下的弹性分析和罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,得出该结构的位移变形曲线及抵抗刚度分布规律,验证其遵循连梁、斜柱、墙肢的屈服顺序。     

高层建筑斜交网格筒结构抗震概念分析

为了解高层建筑斜交网格筒-核心筒新型结构体系在地震作用下的抗震概念,参照工程实例建立了典型的钢管混凝土斜交网格筒-钢筋混凝土核心筒结构,采用弹塑性动力时程分析方法,基于构件塑性能发展过程明确了体系构件的屈服顺序、探讨了墙肢厚度、斜柱截面、连梁高度等因素对体系构件屈服顺序的影响,总结了内外筒抗震防线的分布特点,分析了体系...     

斜交网筒结构抗侧刚度影响分析

"斜交网格筒体"结构是由双向倾斜连续环绕在结构外表面的斜柱和由内部剪力墙围成的核心筒构成,优化了传统意义上的框架剪力核心筒,形成了具有更大抗侧刚度的新型结构体系,使得减小超高层结构核心筒内部刚度成为可能,从而为建筑内部布置提供更大的自由度,同时也更加的节省材料。文章拟用一方案模型,采用弹性反应谱的分析方法,通过改变斜柱的斜交角度,对这一新型结构和传统的框架核心筒结构进行地震作用下的对比分析,归纳总结出斜交角度变化对结构总体抗侧刚度的影响以及新型结构体系的基本受力性能,由此为该类结构的深入研究和设计实践提供参考价值。     

斜交网格结构体系在罕遇地震作用下的动力弹塑性性能研究

斜交网格体系没有传统意义上的梁和柱, 只有双向交叉的斜柱, 并由它们组成筒体。这种体系侧向刚度大, 并以斜向轴力形式传力, 有效地克服了二阶弯矩的产生, 弥补了梁柱体系抵御水平荷载的不足, 使得建筑内部布置更为自由。此类结构可视为支撑框筒体系, 不同于一般框筒结构, 其外筒由双向交叉连续环绕建筑外表面的斜杆组成, 克服了传统垂直柱受水平力过大需加斜向支撑的弱点。本文采用ABAQUS软件对这类结构直接进行罕遇地震下的动力弹塑性分析, 研究不同大小核心筒的斜交网格体系在罕遇地震作用下的力学性能。     

宁波国华金融大厦超高层斜交网格体系设计

宁波国华金融大厦塔楼建筑高度206. 1m,是一座5A甲级写字楼。塔楼采用斜交网格外框架-核心筒双重抗侧力体系,周边钢梁仅在节点层与斜交网格刚接,在其余楼层铰接。重力支承系统包括横跨在核心筒与外围斜交网格之间的钢梁以及钢梁支承的钢筋桁架组合楼板。主要研究了该塔楼的结构体系及特点、结构构件的性能目标、斜交网格节点的设计、整体指标的控制、弹性时程分析的地震效应以及结构主要抗震构造措施。结果表明,相对传统的框架-核心筒结构体系,斜交网格外框架-核心筒结构体系中斜交网格外框架承担的剪力和倾覆力矩均较大,可视为筒中筒结构体系。     

超高层结构中不同斜交网格体系的抗侧性能影响研究

斜交网格体系通过斜柱轴力来承受整体结构的水平作用力,具有较大的抗侧刚度。首先简单介绍了斜交网格体系的基本形式;接着通过系统的参数化分析,研究不同斜交角度、高宽比、平面形状和立面变化等主要因素对斜交网格体系的整体抗侧刚度、倾覆力矩以及构件内力的影响。结果表明:斜交角度对斜交体系的抗侧性能影响较大,存在最优的斜交角度以使得整体结构抗侧刚度最大;高宽比的影响也较大,随高宽比的增大,结构顶部水平位移逐渐增大,且增大趋势逐渐加快,风载作用下尤为明显;不同平面形状和立面变化对结构抗侧性能的影响相对较小。     

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。     

Experimental study on seismic behavior of concrete filled steel tube columns under pure torsion and compression–torsion cyclic load

Based on the quasi-static test on eight CFST columns subjected to pure torsion and compression–torsion cyclic load, the torsion behavior of CFST columns with various section types, steel ratios and axial load levels was studied. The test results showed that the hysteretic curves of CFST columns under pure torsion and low compression–torsion cyclic load are very plump, which indicate that CFST columns have good seismic capacity. The unloading stiffness of CFST columns was equal to the initial elastic stiffness. The torsion capacity of CFST columns could be improved by the low compressive load, and the ductility was also good. But the torsion capacity of CFST columns would be reduced by the high compressive load. When CFST columns subjected to pure torsion, spiral diagonal compressive struts will be created in the in-filled concrete, and the axial components of the diagonal compressive force of the in-filled concrete was equal to the axial tensile force of the steel tube in order to satisfy the axial load equilibrium condition on the section, so the axial strain will be produced in the steel tube. The shear strain has good linear relationship with the rotation angle of the section when CFST columns subjected to pure torsion and compression–torsion combined action. Based on the test results and literatures available, the torsion mechanism of CFST columns was preliminarily analyzed.     

高烈度区型钢混凝土框架-核心混凝土筒体混合结构协同受力性能研究

型钢混凝土框架-核心筒混合结构具有良好的抗震性能。为了对其协同受力性能进一步的研究,通过选取结构刚度特征值λ和核心筒高宽比H/b为参数,建立型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构非线性参数化模型。采用静力非线性分析方法,对高烈度区SRC框架-RC筒体混合结构协同受力性能进行研究,主要包括混合结构剪力和倾覆力矩分配与重分配规律等,并对框架剪力分担率等设计控制指标提出建议。     

巨型混合框架-核心筒结构的性能分析

巨型混合框架-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、混凝土核心筒与伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的超高层结构体系.为了有效地提高巨型混合框架-核心筒结构的抗侧刚度和内外筒之间的协同工作性能,可采取以下措施:增加巨型梁的刚度;增加伸臂桁架的刚度;增设巨型支撑.分析结果表明:设置跨越两个楼层的巨型梁或伸臂,或增设巨型支撑,...     

框架-核心筒结构的框架内力调整方法对比研究

在框架-核心筒结构的抗震设计中,作为二道防线的外框架部分,需要对其内力进行调整,但我国相关标准在调整方法和调整要求上存在差别,使得设计具有一定程度的不确定性。基于对我国JGJ 3-2010、CECS 230:2008和美国IBC 2000等标准规定的分析和解读,分别从适用范围、调整对象、双重抗侧力体系划分、框架合理刚度、内力重分布等5个方面,对比分析基于基底剪力或最大框架楼层剪力调整方法和基于楼层剪力调整方法的不同。以一实际结构为例,通过弹塑性分析和振动台试验研究了不同调整方法对各部分设计的影响。结果表明：可采用外框架和核心筒承担的剪力比例或者整体刚度分析方法来界定其是否为双重抗侧力体系;外框架与核心筒互为二道防线,在设计时,需对其承载力和刚度协调匹配,对承载力可采用基于楼层剪力的调整方法,调整对象除剪力和弯矩外也应包括轴力,两者的最小分担比例之和为100%,框架最小和最大分担比例分别为20%和80%,对于两者间的刚度匹配关系,可采用广义刚度特征值和刚度比参数来评价,其合理取值范围分别为1~3和0.2~0.9。     

考虑弯剪耦合作用的RC剪力墙拟静力试验研究

剪力墙结构在水平地震作用下受力与框架柱有很大的不同,无反弯点,弯矩与剪力的耦合作用贯穿整个墙体。为了探究弯矩和轴压比对剪力墙破坏的影响,取某11层高层建筑的底部两层剪力墙,按照1:2缩尺,设计了三个两层剪力墙试件并进行低周往复加载拟静力试验。与传统拟静力试验相比,该试验竖直方向加载通过两个作动器实现弯矩与水平剪力保持固定比例关系。试验结果表明,考虑弯剪耦合作用、轴压比为0.25的试件SW1破坏时有大量水平裂缝及斜裂缝,试件最终发生弯曲破坏型侧向倒塌。考虑弯剪耦合作用、轴压比为0.5的试件SW2破坏时为贯通水平裂缝,试件最终发生脆性竖向倒塌。不考虑弯矩作用、轴压比为0.25试件SW3破坏时有大量斜裂缝,试件最终发生弯剪破坏型侧向倒塌。该文对其破坏形态、滞回特性、变形能力、耗能能力、截面应变等进行了研究,研究结果表明弯矩作用对剪力墙的破坏模式以及屈服、峰值、极限荷载、延性等参数都有重大影响,建议剪力墙在分析和设计中应考虑弯剪耦合作用。     

冷弯方钢管柱-H型钢梁外伸端板单向螺栓连接节点性能试验研究

为研究冷弯方钢管柱-H型钢梁外伸端板单向螺栓(hollo-bolt)连接节点的静力性能,对3个足尺寸的边柱节点进行了静力加载试验,试验研究参数为端板厚度和柱壁厚度。通过分析试验现象得到了不同端板厚度、柱壁厚度下单向螺栓连接节点的静力性能及破坏机理等,绘制了弯矩-转角曲线,对节点核心区各组件的应力-应变曲线进行了详细的分析。研究结果表明:随端板厚度增加,节点承载力不断增加,当端板厚度达到16mm后,端板厚度不再是节点承载力控制的主要因素;在其他条件不变的情况下,柱壁厚度对节点承载能力及转动能力有显著影响,柱壁厚度增加可有效提高节点刚度和承载能力。节点的极限转角较大,节点具有良好的变形能力,破坏形态主要有端板弯曲变形、单向螺栓套筒剪断和柱壁鼓曲变形破坏3种。     

RC框架-剪力墙结构的框架地震层剪力分配

我国《建筑抗震设计规范》与《高层建筑混凝土结构技术规程》关于框架-剪力墙结构地震层剪力分配的规定是依据设计经验提出来的,并没有考虑框架与剪力墙各自抗侧刚度比值的影响,因而较为笼统,明显欠缺合理性。连续化分析方法中框架-剪力墙结构的刚度特征值是表征框架-剪力墙受力和变形的重要指标。本文采用静力弹塑性分析（Pushover）方法和动力弹塑性时程分析方法对刚度特征值为1.0～4.5的8栋框架-剪力墙结构进行了全过程研究,得到了多遇、基本和罕遇地震作用下不同刚度特征值的框剪结构楼层剪力分配,以及罕遇地震下剪力墙刚度退化对楼层剪力分配的影响,并给出了框架层剪力分配公式供设计参考。     

钢管混凝土提篮拱桥内倾角对内力分布影响的研究

泉州市和昌大桥采用钢管混凝土提篮拱桥桥型。本文利用有限元方法分析了钢管混凝土提篮拱桥内倾角对内力分布的影响,着重研究其弯矩的变化情况。结果表明,在相同荷载工况下,拱肋内倾角对拱肋弯矩的影响不明显。