多种结构抗侧刚度计算方法对比

对常见的剪切刚度、楼层剪力与层间位移比、剪弯刚度三种结构抗侧刚度计算方法展开分析,探究各方法的适用性及优缺点,结果表明,剪切刚度为剪弯刚度简化计算方法,其可应用于结构方案阶段,当1≤h/b≤4时,计算误差较大;按楼层剪力与层间位移的比值计算侧向刚度时,由于存在无害位移影响,其计算结果往往偏小;采用剪弯刚度可以较为精确合理计算结构抗侧刚度,其计算代价也较高。     

对几种楼层侧向刚度计算方法的探讨

基于对我国现行规范给出的按剪切刚度、剪弯刚度和楼层剪力与楼层层间位移比等三种计算楼层侧向刚度方法的研究,指出剪切刚度是剪弯刚度的简化算法,当抗侧构件高宽比1≤h/b≤4时,采用剪切刚度计算误差较大;由于无害位移的存在,按层间剪力和层间位移比来计算楼层刚度,会使得结构中上部楼层的刚度计算值比实际刚度偏小;剪弯刚度可综合考虑楼层各抗侧构件的剪切、弯曲和轴向刚度的影响,按其计算的楼层侧向刚度结果比较合理。     

板式转换结构转换层位置对高层建筑抗震性能的影响

通过对设有不同位置转换层的空间结构分析,论述了转换层设置位置对板式转换结构动力特性和地震反应的影响。由于转换板自身大质量和刚度的影响,提出了转换层位置较高时,只有对转换层上、下结构等效侧向刚度比和层间位移角比的"双控制",才能避免结构层间位移角和地震剪力的突变。该控制方法可供设计板式转换结构参考。     

带穿层柱钢框架结构受力机理研究

为了研究带穿层柱框架结构的受力机理,将穿层柱高度范围的剩余框架视为子结构,采用广义反弯点法(D值法)确定结构的侧向刚度.考虑穿层柱占比、穿层柱高度对结构侧向刚度比、自振周期、构件内力以及层间位移角的影响,给出了实用的评估方法.通过考虑同层框架柱相互作用的影响,合理确定有侧移框架穿层柱的计算长度系数.分别采用静力弹塑性分析与动力弹塑性时程分析对带穿层柱框架结构进行罕遇地震作用分析.计算结果表明:随着穿层柱数量与穿层柱高度增大,结构的侧向刚度比减小,基本自振周期延长,最大层间位移角增大,柱剪力分配显著变化;穿层柱顶楼层框架梁轴力存在突变,该层楼盖在协调结构变形与内力分配方面具有较大作用,在设计时需要适当加强;在确定有侧移框架穿层柱的计算长度时,可考虑同层框架柱相互作用的影响,对穿层柱的计算长度系数进行修正;穿层柱的弹性刚度较小,在罕遇地震作用下进入塑性较晚,故此其分担的剪力显著增大;随着穿层柱数量减少、穿层柱高度增大,塑性阶段剪力分担率增幅加大.提出的基于穿层柱数量与穿越层数的地震力放大拟合计算式,可用于穿层柱塑性阶段剪力占比放大倍数估算.     

某部分框支剪力墙结构等效刚度比控制分析

转换层下部结构刚度对部分框支剪力墙结构的竖向刚度规则性和地震剪力传递突变程度有较大影响,等效刚度比是衡量转换层下部结构相对刚度的重要设计指标。本文对8度区某部分框支剪力墙结构等效刚度比的控制进行分析讨论。首先,通过转换层下部结构高度线性插值对等效刚度比进行修正,其次,通过调整转换层层高和转换层下部结构剪力墙厚度两种方式,分析不同等效刚度比对结构整体指标、构件受力和结构整体抗震性能的影响。结果表明,等效刚度比越大,转换层与其上一层的层间位移角比和有害层间位移角比越小,等效刚度比小于1.0时,转换层与其上一层的有害位移角比突变增大;设置转换层对转换层以上3层的地震剪力分配产生了较大影响;框支框架的相对刚度比越大,水平力传递突变程度越小;随着等效刚度比增加,结构主要屈服部位由结构底部转移至转换层以上部位。     

考虑平面弯曲变形的单跨排架结构布置规则性判定指标研究

周期比和扭转位移比是多高层结构抗震设计常用的控制指标,但无法真实反映大跨度结构平面布置规则性及其在地震作用下的变形、内力特征。为此,以单跨排架结构为主要研究对象,考虑其屋面结构面内弯曲刚度小等特点,根据控制平面布置规则性要求的本质目的,即控制抗侧力构件侧移的均匀性,提出判断其平面布置规则性的两个指标——广义扭转位移比和剪力-刚度匹配指标。探讨了两个指标在各种参数下的变化规律,建立了两个指标的函数关系,划定了基于广义扭转位移比的结构平面布置规则性限值。结果表明：广义扭转位移比和剪力-刚度匹配指标能更合理地表征地震作用下,单跨排架结构的响应特性;按照两个指标,排架结构平面布置规则性不但取决于抗侧力构件的布置、质量分布,也取决于结构面内弯曲刚度及平面弯曲变形大小。     

梁式与斜柱式转换结构的对比分析

采用SAP2000有限元软件,对梁式转换结构、斜柱式转换结构、梁式与斜柱混合的转换结构进行建模分析,从结构基本动力特性、层间位移、层间位移角、楼层侧向刚度、侧向刚度比、转换层楼板的应力进行对比,得到以下结论:带斜柱的转换结构楼层位移较小、层间位移角突变较小、楼层侧向刚度较大、侧向刚度的比值更符合规范要求、转换层楼板局部有应力集中,需要加强局部构造措施。     

关于高层建筑结构侧向刚度计算方法的讨论

对高层建筑结构楼层侧向刚度的计算方法进行讨论,结合工程实例,采用几种现行不同计算方法进行楼层侧向刚度和楼层侧向刚度比对比分析。计算结果表明,对于复杂高层建筑结构,文献[3]的楼层侧向刚度计算方法能较好地反映层高突变、竖向构件截面变化、环桁架层和伸臂层对楼层侧向刚度的影响,因而计算的楼层侧向刚度比能较为准确判断结构的软弱层,可供工程项目设计参考。     

跃层结构层刚度比研究

跃层结构属于竖向不规则结构,根据我国规范,需对结构的层刚度比进行限制。层刚度比存在不同的计算方法,各方法所得到的结论也不尽相同。对不同跃层面积的框架结构建立了sap模型,并分别进行阵型分解反应谱法计算和弹塑性时程分析,按照不同计算方法分别得到各模型的楼层刚度,以及弹塑性状态下的层间位移角。分析结果显示,等效侧向刚度比能够有效地预测结构在塑性状态下软弱层的出现。     

关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论

对当前建筑结构抗震设计中若干原则性问题进行讨论,提出：建筑结构抗震设计不适宜采用概率可靠度方法而更适合采用多安全系数设计方法;应以设防烈度地震即中震的地震动参数进行结构承载力设计,依R-μ-T规律改进设计中的地震作用-延性等级组合;当结构的计算基底剪力不满足规定的最小基底剪力时,可以加大地震作用力,而不应该调整结构的刚度来加大地震反应;比较了巨型框架与普通框架结构的侧向刚度,说明巨型框架的侧向刚度远较普通框架差,不具备承担一定比例地震作用剪力的必要刚度,而应令核心筒承担全部的地震剪力;我国现行规范对结构的层间位移角限值过于严格,分析其主要原因并建议大幅度放宽。     

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。     

钢筋砼结构震害预测

本文提出了框-剪结构震害预测方法,并使框架、框-剪和剪力墙三种结构体系的震害预测统一起来。对于框-剪体系,本文根据框架部分和剪力墙部分平均侧向刚度比值,判断两部分承担地震作用的比值,然后以地震作用下结构层间弹塑性变形值确定结构的破坏程度,同时根据结构平、立面布置和抗震构造措施的合理程度进行修正。 文中还就房屋样本选取原则、样本参数确定做了说明,并结合新规范给出结构层间屈服承载力计算方法及层间刚度简化算法。     

底部两层框架-抗震墙砖房抗震能力的分析方法与设计控制

提出了底部两层框架 -抗震墙砖房框剪层和砖混层的极限受剪承载力、侧移刚度、极限剪力系数计算公式 ,并基于设置不同数量抗震墙的底部两层框架 -抗震墙砖房的实例计算和弹塑性时程分析 ,给出了结构砖混过渡层与相邻框剪层的极限剪力系数比和侧移刚度比的合理取值及薄弱楼层位置判别和破坏状态评定的方法和原则。     

拱式转换层结构弹塑性地震反应分析

拱式转换层结构是一种新型的转换层结构,具有刚度大、自重小,能跨越较大跨度的特点。为研究拱式转换层结构在罕遇地震作用下的抗震性能,对其进行了弹塑性分析。结果表明:转换层本身的整体性较好,不易发生层间位移;结构的等效侧向刚度比对楼层位移、层间位移角、楼层剪力以及薄弱层位置影响较大。     

钢筋混凝土框架结构竖向不规则参数的概率评估

采用蒙特卡罗模拟方法分析钢筋混凝土(RC)框架结构竖向不规则参数的抗震控制效果。以底层和中间层竖向楼层承载力和刚度不规则的5层和10层RC框架结构为分析对象,考虑地震动输入的随机性,通过非线性动力时程分析确定结构的最大层间位移角,并分析其随竖向不规则系数变化的规律和超越极限状态水准的失效概率。分析结果表明：楼层竖向承载力和刚度不规则对结构最大层间位移角的影响较大,最大层间位移角随竖向不规则系数的减小而增大,底层不规则较中间层不规则的影响大,承载力不规则较刚度不规则的影响大;竖向不规则对结构地震反应超越极限状态水准的失效概率有显著的影响,失效概率随竖向不规则系数的减小而增大,竖向不规则系数越小失效概率越大;承载力不规则系数为0.7和刚度不规则系数为0.8可作为竖向不规则参数的抗震控制点。     

首层架空层转换结构的侧向刚度控制参数探讨

通过一系列在首层架空层设置转换层的高层建筑的有限元分析,对楼层侧向刚度比、等效剪切刚度比和等效侧向刚度比三种转换层结构侧向刚度控制参数进行了探讨。讨论了在不同首层层高条件下,转换层下部结构侧向刚度改变对这三种侧向刚度比控制参数的影响。结果表明,首层层高较高且与相邻层层高相差悬殊时,楼层侧向刚度比和等效剪切刚度比容易大幅度超过现行规范限值,但并不能由此判断转换层下部结构侧向刚度严重不足。这种情况下,等效侧向刚度比较好地体现了转换层上下结构的侧向刚度关系,宜按等效侧向刚度比对结构侧向刚度进行控制,但其上限取值有待进一步研究。     

短肢PEC组合剪力墙的数值模型及公式拟合

PEC组合剪力墙是一种新型装配式剪力墙,具有承载力高、延性好、构造简单等优点。首先,基于纤维模型、部分约束混凝土及钢材的精确本构关系,研究了短肢PEC组合剪力墙弯曲变形及剪切变形的计算方法,在此基础上编制了短肢PEC组合剪力墙荷载-位移曲线的数值计算程序,并通过与已有试验及有限元分析结果的对比验证了该程序的准确性。然后,基于该程序对6480个不同截面参数的剪力墙进行了数值计算,分析了轴压比、剪跨比、含钢率、材料强度等关键参数对PEC组合剪力墙等效抗弯刚度和极限位移角的影响,拟合了短肢PEC组合剪力墙等效抗弯刚度及极限位移角的计算公式。对拟合公式的统计分析表明,等效抗弯刚度和极限位移角的计算公式满足精度要求,可用于指导短肢PEC组合剪力墙的设计。最后,基于规范对剪力墙结构弹塑性位移角限值的规定,提出了短肢PEC组合剪力墙轴压比限值的计算公式。     

水平荷载作用下交错桁架结构的内力和侧移计算

本文通过对交错桁架结构在水平荷载作用下受力特点的分析,把结构中的楼板等效于与横向框架铰接的刚性链杆,建立了构件内力、层间侧移和楼层侧移计算的平面协同分析模型。通过对结构中柱子和竖向腹杆的受力分析,给出了交错桁架结构中柱子和竖向腹杆侧移刚度的力学计算模型和计算公式。根据水平荷载作用下桁架中远离空腹节间的弦杆弯矩较小的特点,假定桁架弦杆只在空腹节间和与其相邻的节间存在弯矩,给出了桁架侧移刚度的力学计算模型和计算公式。在楼板刚度无穷大假定的基础上,运用同一楼层水平侧移相等这一条件,提出了考虑柱子轴向变形影响的刚性链杆中轴力、构件内力、层间侧移和楼层侧移的计算方法。实例分析结果表明,本文方法简单实用,与ANSYS分析结果接近。     

抗震设计中的平扭耦联问题

偏心率、周期比(结构扭转为主的第1自振周期与平动为主的第1自振周期之比)和位移比(楼层最大水平位移(层间位移)与该楼层两端水平位移(层间位移)平均值之比)是平扭耦联问题中的三个关键参数。中美两国规范都把位移比大于1.2定义成平面不规则中的扭转不规则。但是,两国规范控制扭转效应的侧重点有所不同。美国规范不控制周期比,它对每层的动扭矩作了放大,以考虑扭转不规则对构件内力的影响,强调结构的地震反应和构件的内力;我国规范提出周期比不大于0.85~0.90的限值要求,强调结构的自振特性。本文详细地叙述了结构工程师关心的刚心和质心的定义和计算机求解方法,综合结构的自振特性和地震反应,以周期比、第1振型中的扭平分量比和位移比为控制指标,提出了结构动力规则性概念。明确指出结构的扭转不仅仅是几何规则性问题,本质上它更是一个动力规则性问题。结构可以是几何不规则的,但结构工程师要努力做到结构的动力特性是规则的。文中还列出了实现结构动力规则性的9