巨型钢框架结构性能分析及二阶效应的影响

分析了巨型钢框架结构的静力性能 ,深入研究了结构在竖向荷载和水平风荷载作用下的传力机理、力学特性和变形特点 ,并以结构的变形为指标 ,三维输入地震波 ,按照考虑几何非线性和不考虑几何非线性分析了二阶效应对巨型钢框架结构时程分析的影响。     

巨型柱倾斜的巨型钢框架结构性能分析

采用大型通用软件ANSYS5.7,以结构的内力、变形和用钢量为指标分析了巨型柱倾斜坡度对巨型钢框架结构静力性能的影响,并对结构下部是截锥体的巨型钢框架与规则的棱柱体巨型钢框架进行了性能对比分析,包括风荷载作用下的几何非线性弹性静力分析和地震荷载作用下的弹塑性时程分析。结果表明将巨型柱倾斜某一坡度可在用钢量相同甚至降低的情况下,明显地提高结构的抗侧刚度和抗震性能。下部是截锥体的巨型框架与规则的棱柱体巨型框架相比,不仅有很好的经济性,而且结构抵抗风荷载和地震荷载作用的能力也有很大提高,是一种优越的超高层建筑结构形式。     

某复杂多层钢框架结构分析与设计

为明确某复杂钢框架结构的受力性能,文中采用YJK和MIDAS两种软件对该结构进行分析对比,采用弹性时程分析法对该结构进行多遇地震下补充分析,应用YJK软件对结构进行静力弹塑性分析,对蒙皮结构进行考虑材料非线性和几何非线性的全过程分析,考察了楼板小震和中震作用下的应力分布规律,结果表明,结构各项指标均满足相应规范要求,可见该结构具有良好的抗震性能,为同类工程设计提供参考。     

巨型钢框架结构时程分析的影响因素

超高层钢结构宜采用时程分析法进行抗震性能分析,时程分析中一些参数的选择会对分析结果产生较大的影响。为了合理地考虑这些影响因素,本文以具有实际工程意义的192m高的巨型钢框架结构为研究对象,系统分析了地震波输入维数、二阶效应和阻尼比对巨型钢框架结构时程分析的影响,并根据分析结果提出了相应的建议。     

无侧向支撑钢结构变电构架的二阶效应分析

针对无侧向支撑的两跨人字形钢结构变电构架,进行了考虑结构二阶效应的受力性能分析。分析中考虑了构架柱的初始几何缺陷,加载过程分别考虑了几何非线性、材料非线性以及两种非线性因素共同存在对变电构架受力性能的影响。通过分析对比斜向、水平及竖向荷载作用下的二阶弹性、一阶弹塑性和二阶弹塑性3条荷载—位移曲线,得到了这种变电构架的二阶效应特点及影响因素:在斜向和水平荷载作用下,虽然受材料非线性的影响更大,但受到二阶效应的影响较早;在竖向荷载作用下,则受二阶效应的影响更大,而塑性效应的影响不很明显。     

地震波输入维数和阻尼比对巨型钢框架结构时程分析的影响

通过算例分析比较 ,研究了地震波输入维数和阻尼比对巨型钢框架结构时程分析的影响。结果表明 ,对于完全对称的结构 ,也应该考虑地震波的三维输入。阻尼比对巨型钢框架结构弹塑性时程分析的影响很大 ,最好进行试算以确定阻尼比的取值。     

广州天王中心大厦弹塑性地震反应分析

本文对采用巨型框架结构的广州天王中心大厦进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。将整体结构划分为两个子结构,对每一子结构分别采用平面协同模型进行静力弹塑性分析,得到层剪力-层间位移四折线骨架曲线和塑性铰分布。塑性铰分布表明结构符合“强柱弱梁”的原则。将两个子结构用刚性楼板连接,对结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析。计算结果表明,结构能满足大震不倒的设防要求。     

上海铁路南站新型大跨度钢屋盖结构抗震研究

对上海铁路南站主站屋新型大跨度钢屋盖结构的抗震性能进行了研究。通过有限元分析,研究了影响此类屋盖结构动力特性的不同因素。得出的结果有:预应力效应影响屋盖结构的振型频率分布;下部混凝土结构与上部屋盖的共同工作效应相当于为屋盖提供了刚度较大的弹性支座;几何非线性特性影响不显著。在时程分析基础上,研究了多维地震输入对屋盖地震响应的影响,指出内柱为屋盖结构的一个较薄弱部位;给出了拉索预应力的初始设计值;并通过时程分析,验证了该预应力设计值可以保证拉索体系在多遇和罕遇地震下均能够正常工作。     

装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构的设计与分析

给出了装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构的设计步骤,对某11层钢筋混凝土框架结构进行减震设计。采用ETABS和Perform-3D软件分别对原结构和装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构进行了多遇地震下的时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明:安装扇形铅黏弹性阻尼器能显著降低结构的地震反应,保护框架节点,达到小震下减小层间位移角和"大震不倒"的性能目标。     

贵州省地质资料馆暨地质博物馆弹塑性时程分析

通过自行编制地震波转换及处理程序,选取了三组天然地震波和一组人工波,采用动力弹塑性时程分析方法对贵州省地质资料馆暨地质博物馆在罕遇地震作用下的抗震性能进行了分析。结果表明:在罕遇地震作用下,该结构的钢框架最大弹塑性层间位移角小于规范的限值;连体部位及相邻上、下层的框架柱、框架梁和斜撑均处于弹性状态,在罕遇地震作用下抗震承载力足够;在考虑几何非线性情况下,结构在罕遇地震作用下的最大顶点位移为123.7mm,并仍基本保持直立,满足"大震不倒"的设防要求。贵州省地质资料馆暨地质博物馆的设计达到了预定的抗震设防目标。     

巨型框架多功能减振结构脉动风振的时程分析

本文以一种结构方案为算例 ,建立了巨型框架多功能减振结构及抗振结构的分析模型 ,并随机模拟了脉动风的速度时程 ,由此研究了巨型框架多功能减振结构脉动风振的位移及加速度时程反应 ,结果表明巨型框架多功能减振结构能够显著降低结构的风振反应 ,是一种较有前途的结构形式。     

钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构地震反应分析

本文阐述了钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构体系的基本工作原理及其优越性,研究了它的动力特性,并对它和普通钢筋混凝土巨型框架结构进行了非线性时程对比分析,以验证它在地震作用下减振的有效性和可靠性;同时,还分析了橡胶支座的动力性能对它的减振性能的影响规律。     

Probabilistic seismic risk assessment of hall buildings in Turkey

Steel space framed hall buildings are dedicated as shelters for people suffering from earthquakes. In general construction, steel space frames are built on reinforced concrete (R/C) frames or wall structures above the bottom side. For this reason, the bottom side has higher rigidity comparing with the upper side. In Turkey, where there is a very high earthquake risk, earthquake‐resistant steel space framed structures is an important issue. In this current research, hall buildings in Turkey, involving two different rigidity parts as R/C and steel, are taken into consideration regarding earthquake effect. In this study, three different hall structures were modeled with different elastic moduli for the analysis part. Nonlinear time history analyses were applied with 25 different earthquake data for performance estimation. After the time history analyses, probabilistic seismic assessment was carried out for the model buildings through fragility analyses. For each model, analysis results were evaluated and compared. As a result, the hall buildings were found to be vulnerable to damage during expected future earthquakes. Moreover, elastic moduli have significant effect on the structural response. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

高强钢焊接箱形柱力学性能研究(Ⅱ)：二阶非弹性分析

高强钢的焊接残余应力分布和普通钢材的有较大差异,现有的切线模量和刚度退化函数不适合用于高强钢焊接箱形截面的二阶非弹性分析。而精炼塑性铰模型通过切线模量和刚度退化函数可合理考虑残余应力的影响和塑性渐进发展,达到与塑性区模型相近的精度。基于此,提出适合高强钢焊接箱形截面的二阶非弹性分析方法。通过稳定函数考虑单元二阶效应,基于杆端部转动引起的构件弯曲及其导致的轴向应变,考虑弯曲效应。在精炼塑性铰模型中,采用高强钢焊接箱形截面的残余应力统一分布模型,通过截面分析法构建不同强度等级的焊接箱形截面切线模量计算公式。同时,分析轴力和弯矩共同作用下的渐进屈服对箱形截面刚度退化的影响,从而建立可模拟截面塑性发展的刚度退化函数。结合塑性铰的产生与发展对平衡微分方程解的影响,建立梁柱单元的弹塑性刚度矩阵。结果表明,所提出的二阶非弹性分析方法可准确分析高强钢焊接箱形截面轴压构件的力学性能,可应用于高强钢框架结构设计,为二阶非弹性分析方法的工程应用提供参考。     

高层钢结构弹塑性抗震分析静动力综合法

现有的高层建筑结构罕遇地震分析方法可以归结为两大类,弹塑性动力时程分析方法和静力弹塑性分析方法。这两类方法各有其优点和不足。将动力和静力弹塑性分析方法结合起来,发挥各自的优势是改进高层建筑结构罕遇地震分析方法的一种思路。本文提出了一种可以应用于高阶振型和扭转效应不可忽略的高层钢结构罕遇地震分析方法———静动力综合法。该方法结合了动力弹塑性时程分析、高层建筑结构等效弹塑性层模型和静力推覆分析方法的优点。通过算例分析验证了静动力综合法的合理性和适用性,以及静力弹塑性分析方法在三维非对称结构中应用的可行性。     

基于可靠度的单层网壳稳定设计方法

基于可靠度的钢结构稳定设计理论,提出了通过抗力分项系数验算网壳结构稳定性的方法。在确定分项系数时,分别考虑了材料、几何初始缺陷和计算模式的不确定性,使用基于响应面函数的蒙特卡罗模拟方法对结构进行二阶弹塑性分析。首先对两个网壳试验模型的试验结果做了数值分析对比,验证了本文有限元模型的有效性。然后选择应用最广的K8作为重点对象,使用基于响应面函数的蒙特卡罗模拟方法对结构进行考虑初始缺陷的二阶弹塑性分析,得出了抗力分项系数。     

Advanced analysis for structural steel building design

The 2005 AISC LRFD Specifications for Structural Steel Buildings are making it possible for designers to recognize explicitly the structural resistance provided within the elastic and inelastic ranges of behavior and up to the maximum load limit state. There is an increasing awareness of the need for practical second-order analysis approaches for a direct determination of overall structural system response. This paper attempts to present a simple, concise and reasonably comprehensive introduction to some of the theoretical and practical approaches which have been used in the traditional and modern processes of design of steel building structures.