中海油能源开发研究院项目超限结构设计与分析

中海油能源开发研究院项目为弱连接四塔连体结构,存在扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、竖向抗侧力构件不连续、大跨连体多项超限。介绍了设计中所采取的针对超限的计算及构造措施;采用两个不同力学模型的空间分析程序进行多遇地震、设防烈度地震、罕遇地震下的对比计算分析,详细对比了单塔模型和四塔连体整体模型的计算结果;大跨连接体两端均采用弹性滑动支座与主体结构相连,以减小地震作用下连接体刚度与质量对主体结构的影响;采用罕遇地震时程分析校核以多遇地震为基础计算的罕遇地震等效支座位移,进行支座设计;同时针对结构中不同的薄弱部位做了相应的局部分析,采取了对应的补强措施。     

弱连体结构非平稳随机地震响应与动力可靠度分析

弱连体刚度小,地震作用下不能协调塔楼振动且受力不利。考虑地震动的非平稳性,运用虚拟激励法对耗能阻尼减震柔性连接与非减震刚性连接的弱连体结构在非平稳随机激励下的地震响应进行研究。采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型分别模拟连体滞变特性与塔楼各楼层的滞变特性,建立弱连体结构非线性化动力方程。运用混合精细积分法对每一时刻的响应进行求解,得到弱连体结构在非平稳随机激励下的位移、速度时变方差。基于首次超越破坏准则,研究非平稳随机地震激励下弱连体结构的塔楼与连体的动力可靠度。运用上述理论,分析某高层双塔连体结构在8度(0.2g)多遇、罕遇地震作用下的随机地震响应。研究结果表明,高层双塔连体结构的层间位移响应呈现强烈的非平稳性,地震作用下耗能阻尼减震柔性连接对提高连体结构的动力可靠度效果明显,表明耗能阻尼减震连体方案为弱连体结构设计推荐方案。     

国华天平大厦结构设计

重庆国华天平大厦采用框架-核心筒双塔弱连体结构。介绍了工程概况和结构体系及布置,针对结构的超限情况提出了相应的抗震加强措施,并采用SATWE和MIDAS Building软件进行了小震、中震作用下的弹性计算及大震作用下的动力弹塑性分析,工程各项计算指标均符合规范要求。连体结构与主体结构采用滑动支座连接,滑动支座满足罕遇地震作用位移需求,可为同类结构的设计提供参考。     

某多塔连体结构高位钢连廊连接方案抗震性能分析

为确定某多塔超限连体结构高位钢连廊的连接方案,建立了4种不同连廊连接形式的模型,开展计算模型的抗震对比分析。模型A连廊为两端刚接,模型B连廊在T2塔楼滑动、T3塔楼刚接,模型C连廊在T3塔楼滑动、T2塔楼刚接,模型D连廊为两端铰接。分别对4种高位连接方案开展多遇地震作用下的弹性分析,对比4种模型的位移与内力包络值,并分析罕遇地震作用下结构的动力弹塑性响应。分析结果表明,高位钢连廊刚性连接方案可以提高整体结构的平动刚度;多遇地震作用下刚性连接方案不仅可以减小结构位移,还能降低连廊梁的弯扭矩,实现塔楼之间的刚度协调;罕遇地震作用下刚性连接方案具有最小的弹塑性层间位移角以及顶点位移,强连接方案关键梁柱节点最大位移较小,4种模型的损伤情况相近。因此,针对该多塔连体结构,高位连廊采取刚性连接方案对整体结构更有利。     

高层建筑钢连桥(廊)组合减隔震体系设计研究

现代高层建筑中连体结构日益增多,因为连接体的刚度较小,常采用弱连接的构造方式以减轻地震的耦合效应,使得连体结构可按单体结构进行计算分析。在对比分析了各种弱连接装置后,通过工程实例证明了滑动支座配合黏滞阻尼器的组合减隔震体系在弱连体结构中的适用性。     

深圳金港大厦非对称多塔楼连体结构设计与分析

深圳金港大厦工程是建造在7度抗震设防烈度区的大底盘、多塔楼、多重连体的多项"超限"工程。通过对连接体与塔楼的连接方式(强连接、弱连接)进行对比分析,并根据项目的特点,最终确定强连接为最佳连接方式。采用基于性能设计的抗震方法,对连体结构中重要构件,如连接体钢构件、节点及与连接体相连的竖向构件抗震性能目标定为设防烈度地震作用弹性、罕遇地震作用不屈服;底部加强区剪力墙抗震性能目标定为设防烈度地震作用受剪弹性、受弯不屈服;应用SATWE、MIDAS及ABAQUS等有限元分析软件,对结构在多遇地震、设防烈度地震和罕遇地震作用下进行计算分析。结果表明:整体模型各项指标满足规范要求,能够实现设定的抗震性能目标。     

连体结构楼板的性能化设计

连体结构型式和连体与主体的连接方式,对主楼的结构受力和抗震性能影响较大。该文以某采用刚性连接的连体结构为例,基于性能化设计方法,针对连接体楼板提出了性能目标及分析设计措施,计算多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的楼板应力。计算结果符合预期性能目标及规范要求,顺利通过了超限审查,可为类似工程的设计提供参考。     

弱连接体支座形式对非对称双塔结构的影响分析

非对称双塔连体结构在连接体位置不高时常采用弱连接形式,连接体支座的选择对两侧结构受力影响很大。对比分析连接体在不同的弱连接方式下塔楼主体结构动力特性及主体结构关键构件在罕遇地震下的抗震性能,对连接体楼板进行了舒适度分析。结果表明,即使采用弱连接方式,连接体的体量及高度与塔楼单体越接近,连接体对塔楼的约束作用越明显;连接体两侧采用双向摩擦摆支座方案优于采用一端固接铰支座、一端双向摩擦摆支座方案;在罕遇地震下,采用双向摩擦摆支座方案的塔楼在连接体及以下楼层层间位移角为不同方案中的最小值,关键构件能达到更高的性能水准;双向采用摩擦摆支座方案会带来较大的支座水平位移,需要在设计中采取措施以确保连接体在罕遇地震下不致脱落;对于具有不同建筑功能的多层连体结构,可通过增加楼板厚度更有效地降低各层楼板竖向加速度峰值,以满足楼板舒适度的要求。     

海门文化中心剧院大跨度连体结构弱连接支座选型分析北大核心

海门文化中心剧院由三栋塔楼连接而成,塔楼之间通过弱连接体连接,连接体最大跨度达80m。通过动力微分方程的定性推导明确连体结构分析的重点为弱连接连体结构支座的水平刚度。对整体结构进行了多遇地震作用下的弹性时程分析和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比不同弱连接支座对结构的变形、内力以及塔楼动力特性的影响,得出铅芯橡胶支座最为合理。分析结果表明,连体结构通过铅芯橡胶支座连接时能够发挥弱连接作用,减小连接体对塔楼的不利影响,同时能满足支座的变形要求。     

含摩擦摆高位连体结构抗震性能数值分析研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对一复杂高层建筑建立了三维结构抗震弹塑性数值分析模型.该建筑由顶部棚架将下部双塔楼相连,形成高位连体结构.对于顶部棚架与下部双塔楼之间的连接,分别考虑设置铰支座的强连接和设置摩擦摆支座的弱连接两种不同方案.基于多条地震波,考虑不同地震输入工况,对两种不同连接方案下的结构模型进行了罕遇烈度三向地震作用下的弹塑性时程分析,考察了结构层间位移角、基底总剪力、棚架-塔楼连接支座反力等宏观结果,并校核了结构各构件的微观损伤破坏状态,评价其抗震性能水准.最后,通过比较高位连体连接部位的受力性能,体现了弱连接方案优势,且经过计算分析,摩擦摆支座最大支座反力和滑移量可以满足工程设计要求.     

高层非对称连体结构屈曲约束构件耗能减震分析

对于高层非对称连体结构,考虑到强连体、弱连体的利弊及在端支座设置阻尼器减震结构的弊端,提出一种带耗能机制的新型连体结构。该新型连体结构在连体中部采用水平及斜向耗能构件代替弦杆及腹杆;针对此连体结构,给出了地震作用下各构件的抗震性能目标;对算例进行了多遇地震弹性及罕遇地震弹塑性计算,结果表明,此新型连体结构的设计可减弱主体结构在罕遇地震作用下的破坏,整体结构能达到预期的抗震性能设计目标。同时也指出此新型连体结构设计时需要注意的部分问题。     

弱连体结构抗震设计方法在虹桥综合交通枢纽工程中的应用

连体结构加剧了结构在地震作用下的受力复杂性,属不规则结构。以上海虹桥综合交通枢纽为工程背景,介绍了弱连体结构抗震设计方法在工程中的应用,并基于LS-DYNA程序开发了用于结构弹塑性时程分析的梁柱纤维单元,通过构件数值滞回加载与试验结果的比较,验证了梁柱纤维单元的适用性。采用多质点层模型进行粘滞阻尼器参数优化分析,并采用整体结构弹塑性模型进行罕遇地震作用计算,评价阻尼器参数设计的合理性和弱连体结构的抗震性能。分析结果表明：该工程弱连接设计是可行的,结构满足抗震性能要求。     

龙光深圳“城市之门”连体结构设计

龙光深圳"城市之门"项目采用连体结构,本文就该连体结构的设计特点,采用多套软件对结构在多遇地震下的响应进行计算分析,对关键构件的抗震性能进行了验算,并对两端的连接节点进行设计,阐述了连体结构的设计思路和方法,为相关工程提供参考。     

某超限多塔高层结构连廊大震弹塑性分析及其减震控制

多塔连体结构中,连廊与塔楼间的连接一直都是结构设计中的难点。基于SAUSAGE软件平台,本文以珠海某大底盘四塔连体结构工程为背景,研究了在水平双向罕遇地震作用下,单塔、多塔和整体三种模型方案对采用滑动支座和速度型粘滞阻尼器连接的连廊结构地震响应及阻尼器耗能的影响。通过对连廊的动力弹塑性时程分析,对比分析了不同模型方案中连廊的减震效果。结果表明,在水平双向罕遇地震作用下,采用速度型粘滞阻尼器控制的设计方案能够发挥很好的耗能减震作用。但单塔和多塔模型方案,忽略了其他塔楼的影响,偏向于安全。实际工程中连廊的分析应采用整体模型分析,设计时应引起重视。     

某强连接连体高层建筑设计简介

以一强连接连体高层建筑为例，采用两种计算分析程序，对该结构进行多遇地震及中震弹性计算分析，根据分析结果，就抗震薄弱部位提出了相应的设计原则及加强措施，以供类似工程参考。     

天津南港投资服务中心高层连体结构抗震设计

结合天津南港投资服务中心连体高层的工程实例,从方案制定到结构计算做了详细的介绍.采用反应谱分析、弹性时程分析和弹塑性时程分析等多种方法,针对两个单塔、连体结构和连接体在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能分别做了较为细致的分析,揭示了连体高层的一些力学特性,并对连体部位和薄弱部位提出了加强措施.     

铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器在某高位连体结构中的应用研究

一项目两栋塔楼通过高位钢连廊连接为双塔连体结构,该项目采用了铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器的柔性支座连接方案。详细介绍了柔性支座连接方案的设计要点,并建立了考虑钢连廊与塔楼相互作用的高位连体结构整体计算模型。采用YJK软件对高位连体结构进行了风荷载和小震作用下的计算分析,并采用SAUSAGE分析软件进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析了铅芯橡胶隔震支座和黏滞阻尼器的非线性地震响应。分析结果表明,在风荷载和小震作用下,铅芯橡胶隔震支座均处于弹性工作状态;在罕遇地震作用下,铅芯橡胶隔震支座产生屈服变形并耗能,最大剪切变形值在规范允许范围内,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,出力明显;此外柔性支座连接方案减弱了高位钢连廊对主体结构的影响,按各塔楼进行独立设计并局部采取加强措施能够满足实际工程要求,而且能够降低主体结构设计难度。     

连接方式对大跨度异形钢连廊连体结构抗震性能的影响

为研究连接方式对连体结构抗震性能的影响,以某大跨度异形钢连廊连体结构为原型,建立连体结构非线性有限元模型,并通过模态分析和振动台试验对有限元模型的合理性进行验证。针对一侧采用刚性连接,另一侧分别采用橡胶支座连接、滑动连接、刚性连接、铰接连接的4种不同连接方式开展了对比分析。研究结果表明：与其他连接相比,另一侧采用刚性连接或铰接的连体结构自振频率有所提高,且其连接体的扭转效应降低;在8度罕遇地震作用下,与采用橡胶支座连接的连体结构相比,采用滑动连接、刚性连接、铰接连接的连体结构连接处竖向剪力的变化率分别为-1.40%、37.21%、10.77%,连接体跨中竖向位移的变化率分别为-1.94%、25.71%、14.80%;不同连接方式连接处的内力是重力荷载代表值作用下的2.0～3.5倍,其中竖向剪力的增幅最大;4种连接形式中,另一侧采用刚性连接或铰接连接对控制连接体的扭转最有利,采用滑动连接对控制连接处的内力最有利,采用刚性连接对控制连接体跨中竖向位移最有利。     

某8#楼超限结构设计

8#楼位于南京市麒麟科技创新园B区内,平面呈L形,长139.6m,宽25.6m,建筑层数为9层,建筑高度39.9m,建筑立面为门洞式连体建筑,连体跨度43.5m,高度16.8m,连接位置为23.10m~39.90m,共4层(6层楼面~屋顶)。8#楼采用刚性连接结构方案,采用SATWE和ETABS两种软件进行多遇地震下的反应谱对比分析;采用弹性时程分析进行多遇地震下的补充计算并取其结果和反应谱分析结果进行包络设计;采用动力弹塑性时程分析计算罕遇地震下的结构位移,找出结构薄弱部位,采取加强措施。对重要结构构件进行抗震性能设计。     

某工程连接体结构设计

某工程塔楼间连接体采用弱连接方式。详细介绍该连接体的结构方案、弱连接方式以及连接体支座等。对地震作用，连接体和连接体支座分别采取罕遇地震不屈服和罕遇地震弹性的性能目标。总结连接体弱连接设计的经验，为同类工程设计提供参考。