钢筋混凝土筒中筒结构扭转效应计算及模型试验

基于层模型的假定,推导了筒中筒结构外框筒和核心筒的简化抗扭刚度;首次提出了框筒结构的平面外抗扭刚度影响系数的概念,在此基础上提出了筒中筒结构扭转位移的简化计算方法.同时,制作了比例为1/10的14层钢筋混凝土筒中筒模型结构,完成了模型在扭转荷载作用下的静力试验,扭转位移理论计算与实测结果吻合较好.     

加强层对筒中筒结构受力性能的影响研究

随着建筑高度的不断增大,建筑高度与结构刚度之间的矛盾愈发激烈,筒中筒结构及带加强层的筒中筒结构因此而产生。本文基于某实际工程若干模型的有限元分析,探讨了加强层的刚度、位置、数量等的改变对筒中筒结构空间受力的影响。结果表明,加强层的合理设置,可以有效地改善结构的剪力滞后效应,使得结构内力朝着有利的方向进行重分布;对于减少结构侧移而言,在筒中筒结构中设置加强层效果明显不如框架-核心筒结构,在筒中筒结构设置水平刚臂的基础上再设置外框圈梁的作用也不如框架核心筒结构显著;加强层的刚度不宜过大,否则容易使得结构产生薄弱层,不利于结构抗震;当沿着结构高度均匀设置加强层时,可以不考虑加强层的最优位置。基于研究结论,提出筒中筒结构设置加强层的建议。     

超高层强外框(筒)结构风致响应灵敏度分析

超高层强外框(筒)结构是一种加强外框而弱化内筒或只有内框的新型结构体系,为研究其风致响应对结构外框(筒)和内框(筒)构件的敏感性,以该结构体系为分析对象,针对强外框(筒)结构所涉及的结构构件类型,运用基于虚功原理和功能转换关系建立的结构自振周期和风致响应显式表达式,推导了响应和周期关于构件截面尺寸参数的灵敏度计算公式。将该灵敏度计算方法应用于强外框(筒)体系的案例分析,结果表明:该方法计算结构固有周期和风致响应灵敏度的精度较高;结构自振周期、顶部位移和层间位移角对外框(筒)构件截面参数较为敏感,验证了强外框(筒)体系设计思想的合理性。     

梭形超高层筒中筒结构的受力特性分析

拟建于上海的某超高层建筑,立面造型为梭形,结构体系采用了筒中筒结构,根据其特殊的建筑造型,外筒采取了斜柱方案。分析表明,翼框柱的倾斜可以改变结构的侧向刚度和楼层内力的分布,内筒和外筒的腹板框架承担了更大的层内力;结构上部的刚度增加,下部的刚度减小。建议在结构底部适当提高核心筒混凝土墙中钢骨的含骨率,并且把外筒钢柱改成型钢混凝土柱,以提高结构的刚度、承载力和延性。     

钢管混凝土组合筒体结构抗震性能试验研究

进行了1个钢管混凝土组合筒体结构模型的抗震性能试验.模型为比例1∶10的13层钢管混凝土组合筒体结构,外筒为钢管混凝土框支框筒结构,内筒为钢筋混凝土核心筒结构.将模型等效为两自由度体系,分别进行了地震波峰值加速度为0.22 g,0.40 g,0.62 g和1.0 g共4种工况的抗震性能动力试验.研究表明,钢管混凝土组合简体结构是一种具有良好抗震性能的结构体系.     

框筒结构剖分梁的性能研究

本文就框筒结构所用的三种不同构造剖分梁模型，在满足框筒梁边界条件及荷载状态下，进行反复加载试验，探讨了梁的剖分作用，为地震区应用延性框筒结构提供了可行的方法。     

浅析钢筋混凝土框筒结构的加固

钢筋混凝土框筒结构是工业与民用建筑筑中经常采用的结构形式之一。由于抗震性能要求的提高、使用功能的改变以及施工过程中原有设计要求的变更等原因,对已建钢筋混凝土框筒结构进行结构加固设计也是工程师在实际工程中经常遇见的设计问题之一。钢筋混凝土框筒结构的加固设计,应根据工程的实际悄况选用适宜的加固方法,进行仔细的计算验证,并与实际施工方法紧密结合,在做到安全可靠的同时满足经济合理的要求。本文结合具体的工程实例,对一幢二十一层的钢筋混凝土框筒结构的加层加固设计进行了扼要的介绍,同时对增大柱截面加固法进行了初步的探讨,本文介结的结构加固方法可供类似工程的加固设计参考。     

水平加强层对筒中筒结构空间受力性能的影响

设置水平加强层可以降低由裙梁柔性导致的框筒剪力滞后效应,增强结构空间受力性能,提高结构抗侧刚度。通过对若干算例进行空间有限元分析,讨论了加强层的刚度、布置状况等对外框筒剪力滞后效应、结构抗侧刚度等的影响,并提出了加强层设置的建议。     

预估钢框筒截面尺寸的等效实膜筒法的改进

等效实膜筒法较适合预估低烈度区钢框筒结构的构件尺寸,但当设防烈度较高时,预估出的构件尺寸偏小,需多次调整方可满足规范要求。针对该问题,提出了基于多遇地震作用下最大层间位移角与风荷载下最大层间位移角相等时多遇地震作用的相当风压概念,建议求顶点侧移时取相当风压与基本风压的较大值,可用《建筑抗震设计规范》中底部剪力法计算基底剪力的公式来估计相当风压下的基底剪力,通过多种影响因素分析验证了其可行性;此外在对多个钢框筒算例分析的基础上建议用等效实膜筒法时风荷载下的顶点侧移角限值可保守取1/450;最后用一个30层钢框筒算例验证了改进方法的有效性。改进后的等效实膜筒法对处于不同抗震设防区的钢框筒结构的构件尺寸预估均有较好的适用性。     

外框支框筒内核心筒钢管混凝土组合筒体结构拟动力试验研究

进行了1个钢管混凝土组合筒体结构模型的拟动力试验。模型为比例1∶10的13层钢管混凝土组合筒体结构,外筒为钢管混凝土框支框筒结构,内筒为钢筋混凝土核心筒结构。将模型等效为两自由度体系,分别进行了地震波加速度为0.22g、0.40g、0.62g和1.0g共4种工况的拟动力试验,通过对位移时程、作用力时程、应变状态、开裂状况等参数的测试,研究了结构在地震作用下的耗能机制、破坏特征与破坏机理,以及结构的弹塑性性能。研究表明,核心筒是抵抗水平剪力的重要构件,承担了结构大部分剪力,先于其它构件开裂,但核心筒底层的破坏程度比2层要轻;连梁是核心筒受力最集中、破坏最明显的部位,应重视连梁的延性设计;钢管混凝土角柱的强度高、变形性能好,分担了外框筒的主要轴向力,对其它翼缘混凝土柱起到了卸载保护作用,另外,钢管混凝土柱与梁的环形节点构造在复杂的节点内力联合作用下受力是可靠的。试验证明了钢管混凝土组合筒体结构是一种具有良好抗震性能的结构体系。     

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。     

钢筋混凝土筒中筒结构模型静力弹性试验研究

进行了1个14层1／10缩尺的钢筋混凝土筒中筒结构模型静力试验，重点分析了偏心水平荷载和顶部竖向荷载对模型受力性能的影响，得出了几点结论，可供筒中筒结构分析和设计时参考。     

Seismic fragility analysis of concrete encased frame‐reinforced concrete core tube hybrid structure based on quasi‐static cyclic test

Concrete‐encased frame‐core tube hybrid structural system has been widely employed in high‐rise buildings. This paper intends to analyze the seismic fragility of this structural system under ground motion excitation. The quasistatic cyclic test on a 1/5‐scaled, 10‐story three‐bay specimen is introduced. Fiber‐based finite element model is developed and integrated with numerical techniques that would be able to simulate the nonlinear response based on the OpenSees program. As the model is verified by the experimental data, a series of incremental dynamic analyses (IDAs) considering different frame‐tube stiffness ratios are carried out. IDA curves are drawn to describe each structural performance state. Fragility curves and probabilistic demand models are proposed for quantifying failure probability. The collapse margin ratio is employed to evaluate the collapse probability. The result shows that the collapse probability under rare earthquake still meets the requirement of Applied Technology Committee‐63 Report. The hybrid structure is proved to perform superior collapse resistance ability. The proper increase in the stiffness of core tube can reduce the collapse probability and enhance the collapse resistance capacity.     

Shaking table test on hybrid structure with SRC frame and steel frame strengthened concrete core tube

针对工程中采用的钢梁SRC柱框架-型钢混凝土核心筒混合结构的抗震性能进行了试验研究。设计并完成了一幢17层的1∶10模型结构,并对其进行了不同地震工况下振动台试验。分析了该结构体系固有动力特性以及在不同类型、不同强度水准的地震动输入下位移、速度、加速度响应及破坏机理;研究了布置于钢筋混凝土核心筒内的型钢框架对结构整体抗侧能力及变形性能的影响。结果表明：在不同类型、不同强度的地震动作用下,该结构体系的破坏始于型钢混凝土核心筒与外部钢梁SRC柱框架连接节点处,而后向核心筒体内部连梁发展,最终扩展到核心筒体。在核心筒体混凝土局部出现严重开裂破坏后,内置的型钢框架及外部的SRC钢梁框架仍处于弹性工作状态,表明该结构体系可实现多道防线的抗震设计目的且传力途径明确,抗震性能良好。     

用剪切型-剪弯型组合模型对高层建筑结构进行动力弹塑性时程分析

在已有层模型的研究成果基础上，提出用剪切型-剪弯型组合模型来处理高层筒中筒结构和框架-剪力墙结构的动力弹塑性时程分析问题，该模型可以统一反映双重体系各自部分的剪切和弯曲弹塑性变形，更符合结构各自部分的变形特性，且对通常高层结构形式具有一定的普遍适用性．     

带缺陷方钢管混凝土框架柱工作性能浅析

利用有限元结构分析软件ANSYS10．0,建立了一榀钢管混凝土框架的有限元模型,分析了方钢管混凝土柱在各种缺陷下受重力荷载和罕遇地震作用（底部剪力法计算得到的水平荷栽）时的受力情况,并与无缺陷模型受力情况进行了对比,得出了一些具有指导意义的结论。     

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。     

钢管混凝土结构的研究现状

简述钢管混凝土的概念、分类及其特点,分析了钢管混凝土的基本性能,并对钢管混凝土的计算进行了探讨,提出了进一步研究钢管混凝土需解决的问题,同时指出钢管混凝土结构解决了胖柱的问题,并提高了我国的建筑水平。     

钢管混凝土结构在重型工业厂房中的应用

以某重型机器厂重型粗加工项目为例,通过对多方案结构选型的一系列计算,对＂钢管混凝土格构柱＋实腹钢梁＂的钢框架结构设计进行了深入探讨,从而为类似重型厂房结构设计积累经验。