斜撑对混凝土框架抗震性能影响的分析

钢筋混凝土结构体系中框架结构是一种柔性结构,抗震性能相对较差[1],在框架中增设斜撑可有效提高结构的刚度以及抗震性能。文章利用有限元分析软件ANSYS对一5层框架结构建筑及其增设斜撑后的建筑进行模态分析及时程分析,并对计算结果进行比较。计算结果表明:增设斜撑后结构的位移、受力均得到改善。     

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能分析

为了提高钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在地震作用下的协同工作性能及减小结构在竖向荷载作用下的变形差异,可采取以下措施：在钢框架上加设大型斜撑;在钢框架和核心筒之间增设伸臂桁架以及同时增设大型斜撑和伸臂桁架。利用有限元软件ETABS,对比分析了这几种结构形式的协同工作性能。分析结果表明：在钢框架上加设大型斜撑可明显提高结构的刚度,框架的剪力分配率更易满足规范要求,框架柱的材料利用效率更高;增设伸臂桁架对整体结构的刚度影响不大,但可有效减小铜框架和核心筒之间的竖向变形差;同时增设大型斜撑和伸臂桁架可显著提高钢框架一钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能。     

某超限高层结构抗震性能化设计

某超限高层结构,采用框架-核心筒+钢斜撑结构体系,为了提高结构的抗震性能,本工程结构抗震设计应用了性能化设计的方法,结构的预期抗震性能目标定位为略高于D级。设计中针对结构存在的多项不规则采取了相应措施,并采用了多程序、多工况进行结构分析计算。计算结果表明:结构满足小震弹性;中震底部加强部位竖向构件抗剪弹性、抗弯不屈服,钢斜撑中震弹性;满足大震下的截面控制条件及规范的弹塑性层间位移角规定,整体结构的抗震性能高于D级标准。     

天津富力中心公寓塔楼超限高层结构设计

天津富力中心是小白楼地区门户性地标建筑,地下4层,地上双塔,高约200m。其中公寓塔楼地上54层,采用带钢斜撑的框架-核芯筒结构体系,X向主要由剪力墙筒体作为抗侧力体系,Y向由钢斜撑框架与剪力墙筒体共同形成抗侧力体系,钢斜撑框架由矩形钢管混凝土柱、矩形钢管斜撑、H型钢-混凝土梁组成;作为超限高层,X、Y两个方向采取了不同的抗侧力结构型式,并采用了长宽比超过2的矩形钢管混凝土柱,对结构体系和结构构件的设计进行详尽介绍。     

多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响

高层钢结构的结构形式多种多样 ,其中以撑系框架最为常用。建立了典型的钢框架模型 ,通过计算支撑布置方式相同的 6层和 2 0层框架的顶点位移 ,考察竖向支撑对不同高度框架的承载能力和侧移刚度的影响 ,以及相同高度下 ,支撑方式不同对框架的承载能力和侧移刚度的影响。在此分析的基础上 ,探讨了高层钢结构支撑的布置形式对框架侧向刚度的影响规律     

支撑布置对钢框架结构抗侧刚度的影响

纯钢框架建筑结构体系刚度较小,层间位移起主要控制作用,设置支撑体系可有效地提高结构的整体抗侧刚度,减少结构用钢量。以广泛应用的多高层钢框架支撑结构为对象,通过计算不同支撑类型及支撑布置方式下钢框架支撑结构的顶点位移,研究了支撑形式对多、高层钢框架结构抗侧刚度的影响。研究结果表明,对于不同的支撑类型,支撑沿竖向集中布置于中间跨的钢框架结构抗侧移刚度好于将支撑布置在边跨以及其他跨上。对于相同的支撑布置方式,不论是中心支撑,还是偏心支撑,在抗侧刚度和经济性方面,人字形支撑框架均好于单斜杆支撑框架。     

鄂尔多斯国泰商务广场超限高层结构设计与分析

鄂尔多斯国泰商务广场由6栋高层和3座大底盘裙房组成,其中两栋为地上57层的超限钢-混凝土混合结构,结构高度接近240m。工程采用了底部带斜撑转换的型钢混凝土外框筒-钢筋混凝土核心筒的结构体系,未设置结构加强层。介绍了工程的特点和结构体系的选择,针对结构的超限情况提出相关的抗震措施。采用SATWE和ETABS有限元分析与设计软件进行了小震和中震的弹性计算,采用ABAQUS软件进行了大震动力弹塑性时程分析进行验证。重点介绍了斜撑转换结构的设计思路和计算方法,此外,设计还对转换斜撑节点进行了细致的有限元分析。分析结果显示,工程各项计算指标比较理想,整体设计满足规范要求。     

高层钢框架-混凝土剪力墙结构的超级单元法

提出了一种考虑钢框架节点柔性、梁柱pδ效应、结构PΔ效应和剪切变形的高层钢框架混凝土剪力墙结构体系的超级单元法计算方法。推导了考虑四种因素情况下,高层钢框架混凝土剪力墙的钢框架部分层抗侧刚度及钢框架混凝土剪力墙结构的超级单元刚度矩阵。     

基于性能的支撑钢框架结构方案对比分析

采用Pushover能力谱法对8层钢框架建筑进行基于性能的结构方案设计,考虑偏心支撑钢框架、隅撑支撑钢框架、纯钢框架3种结构体系,对结构自振特性、层间位移角及楼层侧移变化规律、结构刚度及耗能特征以及投资一收益等进行详细对比分析。结果表明:隅撑支撑钢框架和偏心支撑钢框架具有良好的结构性能,同样性能目标下,两者的经济效益相差不大,均可比纯钢框架节省近40%的用钢量,隅撑支撑钢框架的损失期望比例最小。     

基于性能的支撑钢框架结构方案对比分析

采用Pushover能力谱法对8层钢框架建筑进行基于性能的结构方案设计,考虑偏心支撑钢框架、隅撑支撑钢框架、纯钢框架3种结构体系,对结构自振特性、层间位移角及楼层侧移变化规律、结构刚度及耗能特征以及投资-收益等进行详细对比分析.结果表明:隅撑支撑钢框架和偏心支撑钢框架具有良好的结构性能,同样性能目标下,两者的经济效益相差不大,均可比纯钢框架节省近40%的用钢量,隅撑支撑钢框架的损失期望比例最小.     

半柔性悬挂减振结构振动台试验研究

通过对设置黏滞流体阻尼器的半柔性悬挂结构进行地震模拟振动台试验,分析了主结构与悬挂楼面的质量比、连接方式、阻尼器的分布和层间斜撑对悬挂结构动力特性和响应的影响。试验结果表明:采用阻尼器连接主结构和悬挂楼面,可改变结构频率和振型阻尼比;当悬挂楼层侧向刚度较小时,结构振型表现为柔性层与悬挂楼面的耦合剪切变形;当增设斜撑后,结构第一振型为柔性层的层间变形;阻尼器连接时模型的主结构地震响应小于刚性连接的普通悬挂结构,通过增设斜撑可进一步提高减振效果;与自由悬挂结构相比,采用阻尼器连接的悬挂减振结构能够较好地抑制悬挂楼面相对于主结构的位移和悬挂楼面的层间位移;设置斜撑后,能够进一步减小悬挂楼面的层间位移,同时弱化了阻尼器不均匀对减振效果的影响。     

钢筋混凝土异形柱框架斜撑结构特性探讨

以K形斜撑为代表 ,采用杆系空间分析模型 ,通过对一批异形柱框架 斜撑结构典型工程算例的系统理论分析 ,研究了地震作用下钢筋混凝土异形柱框架 斜撑结构的内力分布规律、水平位移特性及自振特性。提出了自振周期的近似计算公式、斜撑与框架侧移刚度比范围及确定斜撑截面高度的公式 ,供工程实用参考     

超限高层建筑结构加强层设置方案比选——以某54层商住楼为例

某超限高层商住楼项目为提高整体结构的侧移刚度,按"有限刚度"原则设置水平伸臂加强层及周边环带构件加强层,以控制结构位移角为主要控制指标,比较不同位置、数量、类型的水平加强层对结构的作用,选择出相对最适合该工程的结构加强层设计方案。比选结果表明:在高层框筒结构中利用避难层及设备层设置结构加强层,能进一步发挥周边框架柱的轴向刚度作用,有效提高整个结构的抗侧刚度;在设置结构加强层时,必须予以专门的计算分析,并采用有效的加强措施。     

厦门融信酒店超限结构工程设计与分析

厦门融信酒店为一栋119. 75mA级高度的高层建筑,其存在3项不规则,属于超限高层结构。着重介绍该建筑针对不规则性采取的加强措施及斜撑转换的性能化设计。分析结果表明:最终采用的斜撑转换经过性能化设计后得到了加强,对其他不规则情况均采取了相应的措施,该建筑的结构周期比、剪重比及层间位移角等均满足规范要求。     

适用于高层大空间住宅的新型工业化建筑体系研究

随着我国城市化进程的高速推进,多、高层工业化住宅已成为建筑工程界的发展热点。对一种适用于高层大空间住宅的新型工业化建筑体系——斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式住宅体系进行了研究,以实现标准化设计和模块化生产为原则,介绍了该结构体系的基本构成,归纳和评述了该结构体系的特点。同时,对一栋20层高层住宅进行算例分析,考察了斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式住宅体系应用于高层住宅的可行性,验证了斜撑增强型钢框架-剪力墙装配式住宅体系是一种适应住宅产业化需求、极具推广价值和发展潜力的新型钢结构住宅体系。     

楼梯对现浇钢筋混凝土框架结构性能的影响

结合震害调查与经验总结,通过选取具有一定代表性的八个多层现浇混凝土框架结构电算模型,探讨了楼梯对多层框架结构的整体刚度和层间位移角的影响,研究中发现：楼梯的斜撑作用使得多层框架的实际刚度有所增加,在结构设计工作中应在建模时尽量模拟实际状况考虑楼梯斜撑对结构的影响。     

装配式斜支撑节点钢框架的静力弹塑性分析

为研究新型结构装配式斜支撑节点钢框架的抗震性能,采用Pushover分析方法对其进行罕遇地震作用下的弹塑性分析,并与无斜撑钢框架结构进行对比。计算结果表明:7度罕遇地震作用下,装配式斜支撑节点钢框架最大层间位移角为1/223,小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》限值1/50,满足"大震不倒"的抗震设防目标。斜支撑的布置减小了结构在罕遇地震作用下的变形,其中结构顶点位移减小33.4%~38.1%,结构最大层间位移角减小19.3%~40.1%,塑性铰大部分出现在桁架梁腹杆部位,框架柱处于弹性阶段。     

梁柱螺栓连接节点刚度对装配式斜支撑钢框架结构受力性能影响研究

采用ANSYS有限元分析软件,对单榀单层纯钢框架、斜支撑钢框架和30层装配式斜支撑钢框架整体结构进行分析,结果表明,梁柱螺栓连接节点刚度对纯框架的构件内力、构件承载力、侧向位移、楼层刚度、自振特性、构件损伤率、极限荷载、结构破坏模式等影响较大,应按照节点实际连接刚度计算;对斜支撑框架的受力性能影响较小,可以按照节点刚性连接进行计算;对30层整体结构的影响与无斜支撑梁柱螺栓连接节点占总节点的比率有关,当比率小于4.2%且梁柱节点转动刚度达到3×10⁴kN•m•rad^-1以上时,可以按照节点刚性连接假定进行结构整体设计分析,无需修正。当不满足上述要求时,提出了先将梁柱螺栓连接节点简化为刚性连接计算,再对结构位移、周期、构件承载力等进行修正的简化分析方法。文中研究结果可为该结构体系的设计提供参考。     

天津现代城酒店塔楼及裙房抗震设计研究

天津现代城酒店塔楼建筑高度209m,建筑要求高度56m、平面长度65m的裙房结构和塔楼结构连为一体,中间不设置防震缝。酒店塔楼采用带加强层的钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,为超B级高度超限高层。结构低区外框柱为型钢混凝土柱,核心筒低区采用了钢板混凝土组合剪力墙和带钢斜撑混凝土剪力墙。核心筒高宽比为20,因此为提高刚度设置两道加强层。中部设置伸臂桁架和环带桁架,建筑对与伸臂桁架相连的框架柱截面控制极严,因此伸臂桁架腹杆选用屈曲约束支撑;裙房部位为提高刚度,在不能设置剪力墙且抗侧支撑竖向不连续的情况下设置了屈曲约束支撑。高区设置环带桁架作为加强层,结构底部存在斜撑转换和搭接柱转换。系统介绍了该工程的结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、整体计算结果、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析结果以及地基基础的设计。     

不同巨型支撑设置对中国建筑千米级摩天大楼的影响

以高1 180m的中国建筑千米级摩天大楼为载体,在3个周边单塔+中央交通核每100m通过2层连接平台刚性连接而成巨型组合结构体的3个单塔上设置5种不同的巨型支撑布置方案,同时也考虑了在连接平台桁架上设置不同斜撑方式的影响,来研究巨型支撑对结构刚度、刚重比、周期、楼层剪力、位移及框架承担剪力占基底剪力百分比等结构设计控制指标的影响。研究结果表明:连接平台桁架上下设置X形斜撑对结构提供的刚度明显大于人字形斜撑;巨型支撑可显著提高结构的整体刚度,增大结构的刚重比,减小结构的周期和楼层位移角;巨型支撑对结构的刚度比、楼层剪力影响不大;巨型支撑可显著增大外框承担的剪力,增强外框架的刚度,提高框架承担基底剪力的百分比。