广州珠江新城东塔罕遇地震作用弹塑性分析

广州珠江新城东塔为高530 m的复杂超高层建筑,设计采用了劲性钢筋混凝土核心筒+外围巨型框架+钢伸臂桁架的结构抗侧力体系。运用ABAQUS与BEPTA程序,考虑结构几何非线性,采用显式积分的方法,对该结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以检验结构在罕遇地震作用下的抗震性能。研究结果表明：通过在顶部收进较大的核心筒剪力墙内埋设钢板加强,错洞墙剪力墙内埋设钢骨桁架加强,与剪力墙连接的环桁架在剪力墙内贯通后,在罕遇地震作用下结构的层间位移角满足规范要求;首层剪力墙和巨型柱均具有较高的受拉承载力;各主承重构件均未出现明显损坏,结构抗震性能较好。     

基于性能的带边框板柱-剪力墙结构抗震设计

板柱-剪力墙结构属抗震性能相对不利的结构体系,我国现行的抗震设计规范要求板柱-剪力墙结构周边应设置有梁框架。结合一栋5层带边框板柱-剪力墙结构的实际工程,采用抗震性能化设计方法,进行罕遇地震下的有限元非线性分析,讨论结构在多遇及罕遇地震作用下的响应,绘制结构层间位移的变化曲线,分析塑性铰的分布情况。结果表明,适当加强边框框架侧向刚度后可以有效地提高结构的抗震性能,有效降低抗震墙承担的地震水平作用,弹塑性位移角满足规范要求,出现的塑性铰都在可修复范围,结构安全可靠。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

BRB钢筋混凝土框架结构罕遇、极罕遇地震弹塑性分析

屈曲约束支撑是一种新型的耗能支撑。安装屈曲约束支撑(BRB)的框架结构可以减少设计配筋,增加结构抗侧刚度,那么按多遇地震设计后能否满足"大震不倒"的抗震设防要求自然成为研究者关注的问题。本文采用有限元模拟的方法对比分析安装BRB和不安装BRB的混凝土框架结构在罕遇地震、极罕遇地震下的抗震性能,具体体现在结构在罕遇地震下的层间变形和结构耗能。选取某5层框架结构按8度抗震设防设计,并进行罕遇地震和极罕遇地震弹塑性分析,结果表明框架结构在罕遇地震作用下层间位移角还满足规范限值要求,但在极罕遇地震作用下层间位移角已大于1/50。BRB框架结构在罕遇、极罕遇地震作用下层间位移角均小于1/50,且相比框架结构层间位移角显著减小,结构的滞回曲线更加饱满,说明BRB结构的耗能能力相对较好。     

钢网格盒式结构多模态静力弹塑性分析

该文以某一12层住宅作为研究对象,分别建立钢网格盒式结构模型和普通钢框架结构模型。通过多遇地震烈度下结构抗震设计,采用MPA分析法计算两种结构在罕遇烈度下的目标位移,对比分析两种体系的侧移刚度、层位移、层间位移角以及高阶振型影响。结果表明:盒式结构的抗震设计指标满足规范,并且优于框架结构;盒式结构抵抗罕遇地震的能力强于框架结构,高阶振型影响小于框架结构。     

某不规则少墙框架结构中剪力墙抗震性能分析与建议

以某不规则少墙框架结构为例,对结构单元中的剪力墙进行了多遇、设防、罕遇地震作用下的计算,并对其计算结果进行了分析和研究,以了解少墙框架中剪力墙的力学和抗震性能,并提出合理化的建议,相关成果可为类似工程设计工作的开展提供参考。     

武汉万达K7-3办公楼超高层结构弹塑性分析

武汉万达K7-3办公楼为超B级高度的超高层结构,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。设计过程中采用了基于性能的设计方法,并采用ABAQUS软件对结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。分析结果表明,本工程结构体系合理,在罕遇地震作用下,仅有部分角部剪力墙出现了中等破坏,大部分墙肢发生了轻微破坏,结构变形满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)要求,结构整体受力性能良好,满足罕遇地震作用下的抗震性能目标。     

填充抗震墙加固既有框架结构的抗震性能分析

为了研究在既有框架结构底部加填充抗震墙这一加固形式的抗震性能,结合以往试验研究,本文在不改变原有框架抗震等级的情况下,使用有限元分析软件SAP2000,通过模态分析、反应谱分析、动力时程分析,分析在既有框架结构底部加填充抗震墙对提高结构抗震能力的作用,探讨加固的最优方案,并分析罕遇地震下框架结构加固前后塑性铰的变化情况。通过研究发现:在框架结构底部两层由下而上递减布置抗震墙的形式对提高底部存在薄弱层的框架结构抗震性能的效果明显;能够有效减小结构在地震作用下的层间位移,减少结构在罕遇地震下塑性铰的产生和发展,是一种经济可行的加固方法。     

基于性能的天津中信城市广场7号楼超限高层结构抗震分析

采用基于性能的抗震分析方法对天津中信城市广场7号楼超限高层结构在罕遇地震作用下的非线性响应进行时程分析。采用PERFORM-3D软件建立计算模型,以弯曲塑性铰、剪切塑性铰与弹性梁单元构成的复合组件模拟连梁;以纤维墙单元、钢杆单元与剪切材料构成的复合组件模拟剪力墙;以线性梁单元模拟楼面梁。根据FEMA356与ASCE41-06规定的性能指标体系对天津中信城市广场7号楼超限高层结构在罕遇地震作用下的受力性能进行评价,计算结果表明,结构的层间位移角满足规范关于弹塑性层间位移角限值的规定,结构连梁、剪力墙满足预先设定的抗震性能目标。     

粘滞阻尼墙在框架剪力墙结构中的应用与设计

某医疗建筑病房楼采用的结构体系为附加粘滞阻尼墙的混凝土框架–剪力墙结构.采用动力弹塑性时程分析法能够准确模拟附加粘滞阻尼墙元件的混凝土框架–剪力墙结构的动力响应.基于粘滞阻尼墙的非线性特性,在多遇地震作用下,以考虑附加阻尼比的反应谱法进行结构设计,在罕遇地震作用下采用弹塑性时程分析的方法评估结构的抗震性能.结果表明,采用粘滞阻尼墙,主体结构地震反应降低,抗震性能显著提高.     

某装配式空心板剪力墙住宅结构设计分析

某住宅楼地上采用装配式空心板剪力墙结构体系。根据建筑平面和结构计算,进行结构设计及空心墙板布置。对结构在多遇地震作用下的位移角、轴压比、偏心受拉情况进行分析,各项指标均满足相关规范要求,底部加强区轴压比较大及偏心受拉严重部位采用现浇。对结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析表明结构在罕遇地震作用下抗震性能较好,住宅楼南立面底部剪力墙、北立面楼梯间剪力墙损伤较为严重,采用现浇剪力墙。装配式结构布置方案较为合理。     

连捷国际中心结构设计

连捷国际中心为超B级高度超限高层办公综合楼,地上36层,地下2层,建筑总高度149.9m。主楼结构采用角部带剪力墙的现浇框架-剪力墙结构体系。23层以下主楼范围内框架柱采用型钢混凝土柱,24层至屋顶采用钢筋混凝土柱。采且SATWE、PMSAP程序对结构进行了多遇地震下的反应谱设计和动力弹性时程分析,中震作用下竖向构件抗剪弹性、抗弯不屈服,并进行了罕遇地震作用下的静力弹塑性分析,结果表明结构抗震性能良好,体系安全可行。     

框架-核心筒结构连梁变形特性研究

针对框架-核心筒结构联肢剪力墙的特点,提出根据相邻左、右墙肢变形确定连梁变形的计算方法。分别对高度为180m和300m的框架-核心筒结构进行在多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,考察连梁在整体结构中的变形情况。在多遇地震作用下,连梁刚度较大,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形较大,大部分连梁的变形角明显小于结构的层间位移角。结构加强层对附近楼层变形具有明显的抑制作用,连梁变形很小。在罕遇地震作用下,连梁刚度退化显著,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形减小,大部分连梁的变形角大于结构的层间位移角。在不同地震波作用下连梁的变形差异显著,在罕遇地震作用下的最大变形角可达1/40。在进行结构抗震设计时,应保证连梁具有足够的塑性变形能力。     

空心柱-箱型转换层-剪力墙结构抗震性能研究

本文采用多尺度方法研究空心柱-箱型转换层-剪力墙结构的抗震性能。基于多尺度方法,建立结构多尺度分析模型,上部剪力墙结构采用壳单元来模拟,转换层与空心柱采用实体单元模拟,对整体结构进行罕遇地震下抗震性能分析,重点考察空心柱的抗震性能。分析结果表明:罕遇地震下,结构层间位移角满足规范要求,整体结构抗震性能良好。多尺度方法既能满足评价结构抗震性能的要求,又能很好地模拟局部构件的应力应变情况。该结果为复杂高层建筑的设计提供了参考。     

建筑结构在罕遇地震下弹塑性变形验算的讨论

本文对现行抗震设计规范中罕遇地震作用下结构抗震变形验算有关规定存在的问题进行了分析,并提出了改进建议。指出了目前钢筋混凝土结构弹塑性位移计算结果与实际地震反应存在较大差异的主要原因。在对大量数据统计分析的基础上,讨论了框架结构层间弹塑性位移角限值的合理性,提出了框架—抗震墙结构、抗震墙结构和框架—筒体结构的弹塑性层间位移角限值。     

带屈曲约束支撑框剪结构的减震研究

以位于8度抗震设防地区的某框架剪力墙结构为研究对象,采用屈曲约束制成对其进行减震控制设计,基于ETABS有限元分析软件,在多遇和罕遇地震作用下对该框架剪力墙结构的楼层剪力、层间位移角、(框架内力等动力响应开展了无控和有控条件下的震动控制效果对比分析。结果表明:增设屈曲约束支撑后,该框架剪力墙结构的楼层剪力和层间位移角得到有效控制,并使之满足规范1/800和1/100的限值要求,多遇地震作用下层间位移角的减震效果达到27.18%,且设置屈曲约束支撑部位的框架内力亦有效降低;罕遇地震作用下屈曲约束支撑充分发挥了耗能能力,有效改善了结构的抗震性能,并达到预期抗震设计目标。     

苏州新闻大厦裙房斜板结构分析与设计

苏州新闻大厦裙房为大面积斜板结构,分析比较此类裙房结构的建模方法及采用不同结构体系的抗震性能。计算结果表明,对于此类存在大面积斜板的结构,应考虑斜板对结构分析的影响;结构体系应考虑多道抗震防线,框架-剪力墙结构体系的抗震性能要优于框架结构;采用一道抗震防线时,应提高与斜板相连框架柱在设防地震及罕遇地震下的性能目标。     

钢管混凝土剪力墙-板结构振动台试验研究

为研究钢管混凝土剪力墙-板结构体系的抗震性能,对一个比例为1∶8的结构缩尺模型进行模拟地震振动台试验,得到试验模型在4个不同强度水平地震作用下的损伤和位移等宏观地震反应。试验结果表明:结构在多遇地震作用下表现出较大的抗震刚度,在罕遇、极罕遇地震作用下弹塑性发展充分,表现出良好的抗震延性,满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防标准;钢管混凝土剪力墙构件在试验过程中未发现损坏,是结构良好延性的保证;板-墙连接节点是结构抗震的薄弱部位。在试验基础上,分别建立新型板-墙结构和传统板-墙结构两个分析模型,进行数值模拟分析对比。结果显示新型板-墙结构在地震作用下刚度退化更慢,极限承载力更高,延性发展充分,具有更好的抗震性能。     

高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构抗震性能研究

为研究高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震性能,分别设计了一个10层钢筋混凝土框架结构和屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构模型,进行了地震作用下动力非线性分析。结果表明：屈曲约束钢板墙可显著减小高层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的层间位移,同时在罕遇地震作用下框架中塑性铰的数量也有大幅减少,表现出良好的抗震性能。在此基础上,综合规范对框架结构和框架-抗震墙结构抗震等级和柱轴压比限值的规定,并结合屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的受力特点,提出了高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震设计建议。建议屈曲约束钢板墙的边缘构件按框架结构确定抗震等级和柱的轴压比限值,其他框架部分根据其承担的地震倾覆力矩比例大小,按框架结构或框架-抗震墙结构确定抗震等级和柱的轴压比限值。     

单层单跨钢筋混凝土框架抗震性能研究

在市政工程结构设计中经常采用单层单跨钢筋混凝土框架结构体系,但由于现行相关规范均缺乏对该类结构的设计规定,目前按照《建筑抗震设计规范》(G B 50011-2010 (2016年版))对多层框架结构的相关规定进行抗震设计。针对该类特殊的结构体系,为研究此设计方法是否偏于保守、造成梁柱设计截面尺寸过大、配筋偏多等问题,同时为修编《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB50032-2003)中的相关规定,本文选取20个典型单层单跨钢筋混凝土模型,采用ABAQUS软件对其进行多遇地震时程分析和罕遇地震作用下4个抗震等级的时程分析,并选取其中6榀框架进行拟静力试验。结果表明:采用传统设计方法设计的单层单跨结构,在多遇地震作用时最大层间位移角为1/650～1/900,罕遇地震作用时结构安全储备较高,为此建议在一定条件下,对该类结构的弹性层间位移角设计值1/550可进行适当放松。