大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构的抗震性能分析

大底盘多塔连体带转换层的复杂高层结构是一种新型结构形式。利用ETABS有限元分析软件建立了20种结构计算模型,采用振型分解反应谱法对大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构进行地震反应分析:1)大底盘等高双塔连体带转换层复杂高层结构和大底盘等高双塔带转换层复杂高层结构(非连体)的地震反应分析;2)大底盘等高、不等高双塔连体结构带转换层的地震反应对比分析;3)裙房层数对大底盘等高双塔连体带转换层结构的抗震性能影响;4)转换层对大底盘等高双塔连体带转换层结构的抗震性能影响;5)连体(连体位置变化、连体层数变化)对大底盘等高双塔连体带转换层结构的抗震性能影响。     

刚性连体位置对非对称双塔连体结构动力可靠度的影响

考虑地震动的非平稳性,变化连体位置,对非对称双塔连体结构运用虚拟激励法进行非平稳随机激励下的动力可靠度研究。采用刚度退化的 Bouc-Wen 模型模拟塔楼各楼层的滞变特性,建立非线性化动力方程。运用混合精细积分法对每一时刻的响应进行求解,得到连体位置变化时非对称连体结构在非平稳随机激励下的时变方差。基于首次超越破坏准则与 Markov 假定,研究非平稳随机地震激励下连体结构的动力可靠度。运用上述理论,在8度罕遇地震作用下对某非对称双塔连体结构进行随机地震响应与动力可靠度分析。研究结果表明,地震作用下结构的层间位移响应呈现强烈的非平稳性,变化连体位置对连体结构的随机地震响应与动力可靠度将产生显著影响。     

大底盘双塔楼结构的自震周期及振型分析

采用Midas/Gen有限元分析软件,对不同间距、不同层数的大底盘双塔结构以及一栋带底盘裙房的单塔结构进行了分析,在此基础上总结了双塔结构的自振周期、振型的变化规律,以供参考。     

连体的连接方式对大底盘双塔连体耗能减震结构地震响应的影响

运用SAP2000建立了双轴对称和单轴对称的大底盘双塔连体高层建筑两个三维有限元分析模型,在连体中设置跨层的巨型黏滞阻尼斜撑来进行结构的地震响应控制,运用振型分解反应谱法对双轴对称和单轴对称大底盘双塔连体高层建筑及其减震结构的地震响应进行了分析,分析了连体与塔楼采用不同的连接方式对结构减震效果的影响,并分析了不同地震输入下双轴对称和单轴对称双塔连体耗能减震结构的地震响应。     

大底盘双塔结构的时程分析法研究

运用时程分析理论对大底盘双塔连体结构的地震反应进行分析,同时比较了大底盘双塔连体结构在双塔对称与否的情况下地震反应的不同情形.结果表明,对称双塔结构两塔楼的相互影响很小,连接体的连接作用不大,而对于非对称双塔结构,由于连体的连接作用,将减少结构顶部的动力响应.     

大底盘非对称塔楼结构的地震反应分析计算

大底盘非对称塔楼是一种复杂的结构体系,结构的上下刚度变化很大。采用PKPM软件中SATWE模块对一组上下刚度比值不同的非对称塔楼结构建模分析,计算得到结构的固有周期和模态振型,认为底盘与塔楼刚度比值β变化对结构各振型的振动模式影响不大,当β值取为3时,结构的周期和整体位移均达最小值。     

大底盘上双塔和连体高层建筑的振动分析

结合两个算例的分析,提出了大底盘上双塔楼高层建筑和大底盘上双塔连体高层建筑同一振型有两种振动表现形式的结构振动概念,探讨了这类高层建筑结构抗震分析时计算振型数的选取原则,对比了大底盘上双塔楼高层建筑和大底盘上双塔连体高层建筑的计算结果,给出了结构抗震设计中需注意的问题,最后提供了一些结论供设计参考。     

连接体对高层连体结构性能的影响

通过算例分析了单塔结构及单连接体连体结构和双连接体连体结构在地震作用下的振型、周期、位移和剪力.结果表明：连体结构在地震作用下将产生较大的扭转效应,存在平扭耦联振型;连体结构的振型参与系数分布规律比较复杂,设计时需选择足够多的振型来满足设计的精度要求;连接体对结构在大震作用下最大层间位移角和最大位移有一定影响.     

大底盘双塔连体结构的地震响应分析

大底盘双塔连体结构由于其结构形式特别不规则,其自身动力特性及在地震作用下的地震反应较一般结构复杂,而连体的布置会显著影响其地震反应。通过PKPM软件建立四个连体位置不同的模型,并对其自身的动力特性及振型分解反应谱法和弹性动力时程分析法下的位移、速度、加速度和内力进行对比分析,得到各个模型在地震作用下的位移、速度、加速度和楼层剪力曲线。在大底盘双塔连体结构中,连体虽然是薄弱部位,但由于其对结构刚度有贡献,故当连体布置合理时,可以有效地减小结构的地震反应,对抗震有利,而当连体布置在距楼层顶部1/3处时,结构地震反应最小,即其结构布置最为有效合理。     

大底盘双塔结构底盘刚度对结构受力影响

结合大底盘双塔结构特点,通过实例计算,采用工程分析软件PKPM中的SATWE,EPDA等模块分析了大底盘双塔结构随底盘刚度变化对结构自振周期、最大楼层位移和最大层间位移角的影响,总结得出了相应变化规律,可为以后同类结构分析和设计提供指导。     

不同高位大跨钢桁架转换层对建筑结构抗震性能影响的研究

通过三例带转换层高层建筑结构的分析比较,研究了高位大跨钢桁架转换层对建筑结构动力特性和地震作用力的影响。当转换层结构位置逐渐升高时,结构单振型地震作用力在转换层处明显增大,结构首层和转换层上部结构层地震剪力也增大,结构自振周期和振型无显著改变。当转换层位置相对于结构较高时,其地震作用在全部地震作用中所占比重较大,转换层位置提高带来的层剪力最大增值发生在转换层附近结构层,引起结构承受弯矩增加。     

用转移矩阵法计算高耸塔架和桅杆

本文提出用转移矩阵法来计算塔架和桅杆的内力、位移、稳定和振动。将结构顶部和底部的节点力和位移的关系通过转移矩阵来表达，并引用边界条件求解，最后得到各塔层的内力和位移。对一个横截面边数为ｎ、尾数为ｍ的塔架其基本未知量为６ｎ个，与层数无关，而常用的矩阵位移法的基本未知量则为３ｍｎ个，两者相差ｍ／２倍。因此采用本文方法时计算存储量可大大减少，从而可在小容量的计算机或计算器上进行。     

某羊角型输电塔的风振响应分析

本文首先简述了应用线性滤波法中的自回归模型(AR模型)模拟出给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱的一致性,再通过规范公式推导脉动风载与风速之间的关系,从而得到作用在各节点的脉动风荷载时程样本。本文以某羊角形输电塔为原型进行了模拟计算分析,用有限元分析软件ANSYS建立了有限元模型,并用MATLAB生成塔架迎风面各节点上的风荷载时程信号作为动力输入。利用ANSYS对结构进行了模态分析,结果显示结构的基本模态为平面振动,但是同时具有扭转模态和局部振动模态;对此输电塔结构进行了平均风作用下的静力分析,同时,基于ANSYS时程分析方法计算了结构在一般风荷载作用下的风振响应。结果表明,在考虑一般风荷载作用的情况下,输电塔在顶部出现最大的位移和加速度响应,而在底部出现最大的轴力响应,但由于本文输电塔结构杆件的变截面设计,最大的应力出现在约1/3高处的杆件上。相对于平均风的作用,结构响应在一般风荷载下呈现出明显的动力放大效应。     

设置黏滞阻尼器的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、连接方式以及阻尼器分布对悬挂结构模型的频率、阻尼比和结构响应的影响。试验结果表明：与刚性杆连接的常规悬挂结构相比，采用阻尼器连接主结构和悬挂楼面，可改变结构频率，提高结构振型阻尼比，且模型前3阶振型主要表现为悬挂楼面剪切变形；悬挂减振结构主结构的位移峰值响应小于常规悬挂结构，略小于无连接的自由悬挂结构；当悬挂楼段质量较大时，减振效果更好；与自由悬挂结构相比，阻尼器连接的悬挂减振结构能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；当悬挂楼面侧向刚度较小时，阻尼器均匀布置比集中布置能更好地控制悬挂楼面的相对位移。     

兰州红楼时代广场超限高层结构设计

兰州红楼时代广场地下3层,地上56层,结构高度245.60m,采用"矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢筋混凝土楼板-钢骨混凝土核心筒"结构体系。通过对比分析,裙房和塔楼之间不设缝,设置2道加强层,伸臂桁架和腰桁架均采用普通钢支撑。采用SATWE,ETABS和MIDAS/Gen等软件进行了小震弹性计算,并比较了安评报告与规范不同的动参数取值所对应的不同结果。结果表明,结构的周期比、层间位移角、楼板舒适度等均满足规范要求。进行弹性动力时程分析时选用七条地震波。核心筒与外框架之间沉降差异会在平面梁中产生较大的附加应力。对屋顶斜柱的三种典型节点进行了的有限元分析结果表明,节点应力较小,没有出现应力集中现象。     

Shaking table test on seismic resonant behavior of core‐outrigger structure

In order to investigate disastrous seismic resonant effect of resonant ground motions on tall building structures, a 1/40 scaled planar test model of a 56‐story core‐outrigger structure was tested on shaking table considering two types of ground motions, that is, non‐resonant and resonant ground motions. The non‐resonant ground motions were chosen from far‐field natural earthquake records, whereas the resonant ground motions were generated through scaling Fourier spectra of the non‐resonant ones in a target period region covering one of the first two natural periods of the test model. The test results showed that (a) with the same small peak ground acceleration of 0.07 g, the test model exhibited significant hysteretic behavior, residual displacement, and even overturning collapse under the resonant ground motions but behaved elastically under the non‐resonant ones; (b) the first‐period resonant ground motion caused extremely large displacements on the upper floors and large moments on the lower stories, whereas the second‐period resonant ground motion resulted in extremely large accelerations on the upper and middle floors; (c) the first‐period resonant ground motion was more probable to trigger overturning collapse of the core‐outrigger system after some exterior columns had reached their axial compression strength, even for those columns on the middle stories.     

中间层减震结构地震影响实例分析

用直接积分方法得到了减震支座在结构中不同位置时的结构动力特性和地震反应,分析了减震支座位置变化对结构输入地震作用和动力反应的影响.实例计算结果表明.减震支座对其上下部分的隔震与减震并不是总起作用;刚度恒定与刚度折减情况相比,支座层最大位移变化规律有显著不同;无支座层的一般楼层层间最大侧移总是比普通结构小.     

Experimental analysis of the influence of imposed displacements at the base of a cooling tower on its buckling stability

The results of an experimental investigation into the effect of displacements of the base of a model cooling tower on its buckling stability are presented. The displacement of the cooling tower base was imposed according to the formula: u_v = Δ_vcos 2β, where Δ_v represents the amplitude of the vertical displacements and β is the circumferential coordinate. An additional axisymmetric load was applied to the upper ring and the shell. The results were compared with findings for a shell without any base deformations. These investigations showed an insignificant influence of the imposed displacements at the tower base on its stability. Recommendations for design practice concerning the influence of base displacements on the cooling tower shell stability are included.     

基于风洞试验的苏通大跨越输电塔风振系数研究

苏通大跨越输电塔的结构形式有别于普通的钢结构杆塔,其塔身下部结构采用钢管混凝土、上部结构采用钢管,质量突变大,主要受风荷载控制,并且塔高超出GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的梯度风高度限制。为此,采用气动弹性模型和刚性模型的边界层风洞试验确定苏通大跨越输电塔的风致响应和气动力,基于试验数据计算不同风向角下的惯性力风振系数、位移风振系数和有效荷载风振系数,并进行对比。并通过有限元分析梯度风高度对惯性力风振系数的影响,同时将有限元分析得到的风振系数分布和加权值与DL/T 5154的风振系数规定作比较。结果表明：上述3种风振系数分布规律并不相同,由其分别确定的等效位移接近于试验值;考虑梯度风高度后,风振系数变小,分布形状影响小;苏通大跨越输电塔的惯性力风振系数加权值小于1.6,且风振系数由下到上不是单调增大。     

海上单桩风机结构冰激振动响应分析

针对冰区海上单桩风机易发生冰激振动的问题,以NREL 5MW风机为对象,详细开展其在风 冰联合作用下的动力响应研究。基于叶素动量理论,考虑Prandtl叶尖损失修正和Grauert修正,利用MATLAB编程计算获得叶片空气动力载荷;基于Määttänen自激振动模型,采用APDL开发冰区风机自激振动分析程序;基于我国渤海某海域冰情参数,从时域和频域对不同风 冰角下的风机结构动力响应特征进行分析,确定冰激锁频振动的冰速区间,并给出风机结构的最大位移响应振幅、基础倾覆力矩以及结构等效应力分布,结果表明：低冰速和高冰速下,风机塔顶与基础环顶的振动特性不同,中冰速时均表现为稳态的简谐振动;在常遇和极端冰厚下,均发生一阶锁频振动,对应的锁频冰速范围分别为0.01～0.06m/s和0.03～0.09m/s;锁频时,风机塔顶动力响应显著,两种冰厚下塔顶最大振幅分别1.425m和1.454m,最大等效应力响应分别为146MPa和183MPa,基础结构面外弯矩响应分别为243MN和358MN。文中研究结论和结果可为相似冰区海域同类风机结构的设计与优化提供技术参考。