用广义剪切变形参数分析超高层混凝土结构的层间变形

国内外规范均以限制层间位移角的方式来控制高层建筑的结构与非结构构件出现影响正常使用的裂缝与损坏 ,而最常见的弯剪型结构中层间位移角与结构及非结构构件受力状态的相关性较差。作者提出一个限制高层建筑层间变形的新参数———广义剪切变形 ,证明了其与剪力墙、柱、梁及填充墙等结构与非结构构件受力状态有很好的相关性 ,导出了广义剪切变形的计算方法及其与层间位移角的关系 ,并对竖向构件、框架区格与连梁的广义剪切变形限值分别进行分析与讨论。九幢超高层建筑算例表明 ,用广义剪切变形的参数分析超高层建筑的层间变形具有明显的优越性     

超高层混凝土结构的层间变形限值

层间位移限值是钢筋混凝土超高层结构设计中的一个重要参数。本文对国内外规范的层间位移限值进行了比较 ,分析了限制层间位移的目的 ,并提出了一个新的层间变形参数———区格广义剪切变形。为研究这一问题 ,进行了一个11层框架 剪力墙模型的静力加载试验 ,并对不同高度和结构形式的9幢超高层建筑进行了计算和分析。试验研究和计算分析均表明 ,钢筋混凝土超高层建筑的层间位移角限值取1/500较为合理     

超高层混凝土结构的层间变形限值

层间位移限值是钢筋混凝土超高层结构设计中的一个重要参数。本文对国内外规范的层间位移限值进行了比较 ,分析了限制层间位移的目的 ,并提出了一个新的层间变形参数———区格广义剪切变形。为研究这一问题 ,进行了一个11层框架 剪力墙模型的静力加载试验 ,并对不同高度和结构形式的9幢超高层建筑进行了计算和分析。试验研究和计算分析均表明 ,钢筋混凝土超高层建筑的层间位移角限值取1/500较为合理     

深圳平安金融中心重力荷载作用下长期变形分析与控制

以深圳平安金融中心为工程背景,对其进行重力荷载作用下的长期变形分析。考虑混凝土收缩徐变以及竖向构件含钢率的影响,按设计标高逐层找平、逐层找正施工模拟,研究超高层建筑重力荷载下长期变形规律,分析不均匀的竖向变形对结构安全的影响。进一步提出在施工中给竖向构件适当预留长度以补偿预计的竖向构件变形的设计思路,实现在设定阶段(如建筑投入使用1年)竖向构件达到设计标高,实现楼面平整,以满足建筑正常使用要求,并对楼层标高预留高度和竖向构件下料预留长度的控制方法进行了分析。研究表明,通过对超高层重力荷载作用下的变形分析与控制,可以掌握结构的长期变形规律,得到构件附加内力,控制楼面标高。     

深圳平安金融中心重力荷载作用下长期变形分析与控制

以深圳平安金融中心为工程背景,对其进行重力荷载作用下的长期变形分析。考虑混凝土收缩徐变以及竖向构件含钢率的影响,按设计标高逐层找平、逐层找正施工模拟,研究超高层建筑重力荷载下长期变形规律,分析不均匀的竖向变形对结构安全的影响。进一步提出在施工中给竖向构件适当预留长度以补偿预计的竖向构件变形的设计思路,实现在设定阶段（如建筑投入使用1年）竖向构件达到设计标高,实现楼面平整,以满足建筑正常使用要求,并对楼层标高预留高度和竖向构件下料预留长度的控制方法进行了分析。研究表明,通过对超高层重力荷载作用下的变形分析与控制,可以掌握结构的长期变形规律,得到构件附加内力,控制楼面标高。     

钢筋混凝土框架结构层间弹塑性位移计算方法及试验研究

钢筋混凝土框架结构的层间弹塑性位移是判别结构倒塌极限状态的重要指标,目前我国抗震规范规定的弹塑性位移限值仍是基于构件试验研究的结果,缺乏结构层面的计算方法和试验验证.为此,将规则框架结构的层间位移等效为梁柱组合体的侧移变形,分析组合体变形的组成,建立了梁柱组合体变形与构件变形的转换方法,提出了"强柱弱梁"型框架结构层间...     

灌芯装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了验证灌芯装配式混凝土剪力墙的抗震性能,按照1∶1比例设计制作了1个足尺现浇剪力墙构件和3个组合方式不同的装配式剪力墙构件。试验过程中按照轴压比0.3对构件施加竖向荷载,并同时施加水平方向低周反复荷载。试验研究表明,灌芯装配式混凝土剪力墙构件的破坏过程和破坏形态与现浇剪力墙构件相似,极限承载力基本相当。现浇剪力墙构件破坏的层间位移角为1/54,3个灌芯装配式混凝土剪力墙构件破坏的层间位移角为1/54,1/60,1/71,远大于《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中规定的弹塑性层间位移角限值。试验过程中,墙身竖向钢筋的连接未发生破坏,穿孔插筋方式的边缘构件配筋方式能够保证竖向装配单元间的有效连接。     

某超高层结构罕遇地震弹塑性时程分析

某超高层办公楼位于抗震设防烈度7度地区,结构高度156 m,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构,为B级超高层建筑。为了研究结构在罕遇地震作用下整体及主要构件的性能,分析结构在大震下的塑性发展情况,采用SAP2000程序进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。分析结果表明,罕遇地震下,结构整体受力性能良好,结构的最大层间位移角满足规范1/100的限值要求,部分连梁及框架梁进入塑性,框架柱及剪力墙基本处于弹性状态;结构能够达到预设抗震性能目标,满足大震不倒的设防要求。     

某钢筋混凝土框架结构建筑的结构分析与设计

警务训练基地裙房采用钢筋混凝土框架结构形式,从结构平面布置、竖向布置、高宽比、房屋适用高度、结构水平位移限值整体指标来控制,使结构布置合理。通过SATWE结构软件对结构有限元分析,使结构满足地震作用下的正常极限状态使用与承载力极限状态使用。     

高强钢筋混凝土偏压与受弯构件裂缝宽度对比试验研究

通过对9根500MPa级细晶粒钢筋混凝士偏压柱及1根HRB400钢筋混凝土偏压柱进行的试验,观测试件的裂缝宽度,并与受弯构件试验裂缝情况进行对比.对试验结果的分析表明:500MPa级细晶粒钢筋用于钢筋混凝土偏压构件,在正常使用阶段裂缝宽度能够满足要求;由于压力N的作用,构件在偏心受压状态下裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系...     

HRB500级钢筋混凝土框架梁开裂性能试验研究

为了研究HRB500级钢筋作为受力主筋的混凝土框架梁开裂性能,对3榀1层2跨的混凝土框架结构进行静力试验,量测了在跨中集中荷载作用下梁端与跨中截面的裂缝宽度、位移、转角以及混凝土和钢筋应变。结果表明：框架梁端裂缝宽度实测值一般大于采用现行混凝土结构设计规范公式的计算值。研究了框架梁端裂缝的开展机理,基于黏结-滑移理论,提出把裂缝处钢筋与混凝土之间的滑移分为在节点内滑移和在梁端内滑移两部分,建立框架梁抵抗负弯矩的纵向钢筋在节点区的黏结-滑移模型和相应的最大裂缝宽度计算式,并根据对试验结果的统计分析,校准了黏结-滑移模型的参数。框架梁端最大负弯矩作用下的裂缝宽度计算式可供工程实践和规范修订参考。     

重庆高科太阳座大厦模型结构振动台试验研究

重庆高科太阳座大厦是一幢建筑外立面扭转,结构平面、竖向不规则超限的复杂超高层建筑结构,采用了钢管（型钢）混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。外立面扭转导致外框架中竖向构件不连续,形成受力复杂的空间斜柱,进而造成结构各层平面形状、布置不断变化,以及结构扭转不规则。通过1∶25缩尺模型振动台试验,对模型结构在6度多遇、设防和罕遇地震作用下的加速度、位移等动力响应以及结构的损伤破坏情况进行观测,评价该结构体系的整体抗震性能。研究结果表明：通过增大竖向构件截面方式提高结构层高较大的楼层刚度引起了结构局部刚度突变、应力集中,致使薄弱部位转移;结构顶部塔楼的收进导致鞭梢效应明显,急剧增大了楼层变形;CFST柱-SRC梁框架的SRC梁端和节点周围加强环梁,以及RC核心筒连梁为主要损伤部位;模型在6度罕遇地震作用下能保证“大震不倒”,该结构体系具有良好的抗震性能,能够满足预设抗震性能目标。     

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。     

Shaking table test and numerical simulation on a vertical hybrid structure under seismic excitation

A shaking table test of a 12‐story steel/reinforced concrete (S/RC) frame, which is composed of a 4‐story steel frame in the higher part, a 1‐story S/RC frame as a transition story in the middle part, and a 7‐story reinforced concrete (RC) frame in the lower part of the model, has been conducted, and its results are compared with those of a standard 12‐story RC frame to evaluate seismic performance of this S/RC frame. The numerical simulation on such hybrid frame structure has been performed and validated by the above experimental results. It is found that irregular lateral‐stiffness distribution along structural height will not only increase rotation at the joint of boundary between transition story and steel frame or concrete frame but also enlarge rotation at such joint and lead to more obvious rigid deformation in steel frame of S/RC frame, which will undoubtedly intensify bending failure. Meanwhile, acceleration response of the upper steel frame will reach its peak when characteristic site period is near the counterpart of the upper steel frame. Further, the maximum interstory drift under frequent earthquake excitation is at the lower substructure, namely, the RC frame, but this is not the case in rare earthquake situation. When it comes to determining damping ratio for vertical hybrid structure, a general method for engineering, which takes concrete and steel damping ratio for the whole structure analysis and then gets envelopes of these results for design, may yield conservative results. Meanwhile, such method may underestimate responses near the transition story.     

大跨高比大跨度钢筋混凝土楼面梁设计与试验

北京金地中心工程塔楼A,B为满足建筑净高要求,采用了跨度为12.245m和10.225m,两端为简支的钢筋混凝土楼面次梁,跨高比分别达到20.4和22.7。介绍了该大跨高比且大跨度楼面次梁的设计。为研究该楼面梁的刚度及开裂性能,进行了足尺构件试验,按有关规范进行了计算。结果表明,该楼面梁的裂缝宽度及挠度均小于规范限值。根据试验结果,对设计和施工提出了有针对性的建议。该工程主体结构已完成施工,未发现其楼面次梁有显著可见的裂缝。     

Capacity design for composite partially restrained steel frame‐reinforced concrete infill walls with concealed vertical slits

This paper presents an innovative capacity‐based design procedure that aims to achieve the ideal seismic performance for the composite partially restrained (PR) steel frame‐reinforced concrete (RC) infill wall with concealed vertical slits (PSRCW‐CVS). The proposed method adopts the direct capacity design principles and preselected preferred plastic mechanism such that the RC infill wall undergoes ductile failure prior to the other steel components in the event of a rare‐level earthquake (i.e., earthquake with a 2% probability of exceedance in 50 years). Based on the ultimate resisting capacity of RC infill walls, the free‐body diagrams and simplified design formulae for the surrounding steel components, including the vertical boundary element (VBE), horizontal boundary element (HBE), PR connection, and shear connectors, were proposed. To demonstrate the reasonability of the capacity‐based design procedure, a five‐story PSRCW‐CVS structure was designed according to the proposed design method, followed by a series of nonlinear time history analyses. The overall seismic response of this example was evaluated in terms of story displacement, interstory drift ratio, residual story displacement, and residual interstory drift ratio. The proposed method yielded a more uniform interstory drift ratio distribution along the height of the five‐story PSRCW‐CVS structure. Structural damage was controlled by achieving the preselected preferred plastic mechanism.     

空腹式型钢混凝土异形柱框架抗震性能试验研究

通过对空腹式型钢混凝土(SRC)异形柱框架进行低周反复加载试验,观察结构的受力过程和破坏形态,获得结构的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线以及主要阶段的荷载和位移值,并分析结构的层间位移角、延性、耗能性能及刚度退化等抗震性能指标。试验结果表明:空腹式SRC异形柱框架破坏时形成梁铰机制,属于"强柱弱梁"型结构;滞回曲线较为饱满,刚度退化小;弹塑性极限层间位移角超过规范规定的限值,抗倒塌能力强;延性和耗能能力均优于钢筋混凝土异形柱框架。     

高强钢筋高强混凝土梁静力和疲劳性能试验研究

通过9根配有新Ⅲ级钢的高强混凝土梁和4根配有Ⅱ级钢的混凝土梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了高 强混凝土梁的变形性能和疲劳特性。试验结果表明,在高强混凝土梁中应用高强钢筋,可以使两者的性能得以充分发挥, 不仅承载力大幅度提高,而且能较好的满足正常使用极限状态的要求。高强混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下刚度降低, 裂缝宽度增大,其变化规律和受压区混凝土应变的增加规律基本一致。疲劳荷载作用N次后构件的裂缝宽度,可根据初 始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数来计算。根据试验分析,得到了高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的截面应力、裂 缝宽度及高强钢筋S-N曲线试验回归公式,可为高强混凝土梁设计提供一定的参考。     

Seismic assessment of concrete buildings reinforced with shape memory alloy materials in different stories

Shape memory alloy (SMA) is a unique material with many beneficial characteristics such as superelasticity and excellent resistance against corrosion. However, the high expenses related to the material costs and difficulties associated with implementation of SMAs in reinforced concrete (RC) structures may limit their usage. To decrease the costs related to SMA installation, this paper investigates the seismic performance of RC moment‐resisting frames with the intention of specifying the optimal stories for SMA utilization. To this end, RC frames with 3, 5, 7, and 9 stories are modeled and various cases are considered for SMA locations in different story levels. For each building, 4 different cases are considered including a frame with regular steel reinforcement (Steel), a frame with SMAs in all story levels (full SMA), and 2 remaining cases consist of frames with SMAs in bottom and middle story levels only. In the first part, nonlinear dynamic time history analyses are conducted to evaluate the base shear, roof displacement, interstory, and residual drift demands of the structures using 10 ground‐motion records. In the second part, the incremental dynamic analysis is employed to assess the entire range of structural dynamic behavior. By using the generated data from incremental dynamic analysis procedure, fragility evaluation is conducted on multiple limit states to provide a comprehensive performance assessment for each case. The results indicate that frames with SMA in their lower story levels performed similar to frames equipped with SMA in all story levels. However, the fragility assessments show the better performance of frames with SMA in their bottom stories versus other cases. On this basis, the costs associated with SMA fabrication could be reduced noticeably (nearly two‐thirds) without sacrificing the overall performance of the frame and its post‐earthquake serviceability.