某多塔连体高层建筑的竖向地震反应分析

针对设有长33.6m的连体和长16.8m悬臂的某多塔连体高层结构,采用ETABS软件对其竖向振动特性和竖向地震反应进行了分析。结果表明,该工程前三阶竖向振型的周期与场地卓越周期接近;前19阶竖向振型均位于反应谱平台段;竖向振动与水平振动存在耦合,意味着结构在水平地震作用下会产生竖向动力效应;在7度多遇竖向地震作用下,连体部分和悬臂部分的结构内力响应较显著而竖向位移响应均较小。     

我国高层及超高层混凝土及混凝土-钢混合结构自振周期的统计分析

为了完善结构基本自振周期的估算公式和简化高层及超高层建筑的高阶自振周期值的求解过程,收集了近年来我国高层及超高层建筑自振周期理论计算数据、振动台试验数据和风脉动结构振动实测数据。通过对计算数据和各种试验数据进行拟合、对比,得到了基本周期估算的推荐公式。同时,基于上述数据,讨论了建筑高度、地震作用、结构类型对第二阶、第三阶自振周期与基本振型周期比值的影响,得到了第二阶、第三阶自振周期与基本周期比值的统计结果。     

上海中心大厦悬挂式幕墙支撑结构竖向地震作用反应分析

当悬挂结构自身的竖向振动周期与其支承结构的竖向振动周期接近,将出现二次共振现象,即产生竖向振动的"鞭梢效应",从而导致悬挂结构自身及其支承结构的竖向地震作用反应都显著增大。上海中心大厦采用分区悬挂的柔性幕墙支撑结构,每个分区悬挂的幕墙质量大、支承结构刚度弱、悬挂高度高、自振周期与主楼接近,其竖向地震作用反应不容忽视。采用反应谱和弹性时程分析方法,对上海中心悬挂式幕墙支撑结构在竖向地震作用下的结构自振特性、竖向加速度、竖向位移等反应进行了分析。结果表明:悬挂式的幕墙支撑结构竖向地震作用反应显著,幕墙支撑结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增大;高区吊杆轴重比较低区增大约1.2倍,高区吊点加速度反应较低区增加约1.5倍;在相同分区,由于吊杆弹性放大作用,幕墙支撑结构底部的轴重比、加速度、位移反应分别较顶部增大20%、50%、100%。     

地铁上盖层间隔震结构竖向地震响应

为了考察地铁上盖大底盘-层间隔震塔楼在竖向地震作用下的响应,对大底盘-层间隔震塔楼竖向振型的特点、周期和振型质量参与系数进行了分析。在设防烈度竖向地震作用下,通过振型分解反应谱法和时程分析法考察大底盘-层间隔震塔楼结构的基底剪力、隔震垫反力和转换梁内力,研究塔楼高度、隔震层竖向刚度等参数对大底盘-层间隔震塔楼竖向地震响应的影响。结果表明:大底盘-层间隔震塔楼结构存在塔楼竖向主振型,随着塔楼高度增高,竖向主振型的周期和振型质量参与系数逐渐加大; 在设防烈度竖向地震作用下,塔楼底部竖向地震力与重力荷载代表值之比(垂重比)的平均值为0.35,比非隔震塔楼平均增大4.6%; 隔震垫竖向地震反力与重力荷载代表值下反力之比(反力比)的平均值为0.30; 大底盘转换梁竖向地震下弯矩与重力荷载代表值下弯矩之比(弯矩比)的平均值为0.31; 随着塔楼高度增大,垂重比、隔震垫竖向反力比以及转换梁弯矩比均相应减小。     

上海中心大厦悬挂式幕墙支撑结构竖向地震作用反应分析

当悬挂结构自身的竖向振动周期与其支承结构的竖向振动周期接近,将出现二次共振现象,即产生竖向振动的“鞭梢效应”,从而导致悬挂结构自身及其支承结构的竖向地震作用反应都显著增大。上海中心大厦采用分区悬挂的柔性幕墙支撑结构,每个分区悬挂的幕墙质量大、支承结构刚度弱、悬挂高度高、自振周期与主楼接近,其竖向地震作用反应不容忽视。采用反应谱和弹性时程分析方法,对上海中心悬挂式幕墙支撑结构在竖向地震作用下的结构自振特性、竖向加速度、竖向位移等反应进行了分析。结果表明：悬挂式的幕墙支撑结构竖向地震作用反应显著,幕墙支撑结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增大;高区吊杆轴重比较低区增大约1.2倍,高区吊点加速度反应较低区增加约1.5倍;在相同分区,由于吊杆弹性放大作用,幕墙支撑结构底部的轴重比、加速度、位移反应分别较顶部增大20%、50%、100%。     

长周期超高层建筑三维稳定设计及其扭转屈曲因子

讨论了长周期超高层钢筋混凝土建筑的三维稳定设计。以巨型框架-核心筒结构体系为背景,对15个案例进行弹性屈曲和地震反应分析。所有案例的扭转屈曲均为第一扭转模态,与收集到的8个工程实例的屈曲性能基本一致。弯矩作用平面内的P-Δ效应仍是重力二阶效应的主要表现形式。但是,5%偶然偏心的计入对于偏心明显的长周期超高层建筑而言,P-Δ,θ效应会进一步放大构件的变形,导致配筋的增加。典型工程实例的推覆分析表明,P-Δ,θ效应对结构整体的抗倾覆能力也许不会产生实质性的影响。另外,由于屈曲分析与自由振动分析微分方程的一致性,对于长周期超高层建筑,推荐使用扭转屈曲因子λt cr替代周期比作为控制抗扭刚度的指标。     

高耸烟囱结构竖向地震响应的模型试验研究及分析

为了研究高耸烟囱在竖向地震作用下的动力响应特性,对180m钢筋混凝土烟囱和45m砖烟囱分别进行了1:40和 1:15比尺的振动台模拟试验研究,并采用波动理论对试验模型进行了动力比较分析。试验和理论分析结果表明:竖向地 震作用下,高耸烟囱的地震响应以一阶竖向振动为主,最大应变随地震烈度的增加逐渐从顶部附近向下移动到1／3-1／2 高度附近;水平地震作用下高耸烟囱以二阶以上振型振动为主,最大应变部位在2／3高度附近。针对烟囱结构薄弱部位随 地震烈度的变化情况,进一步阐明了计算高柔结构和特定条件下某些结构的竖向地震作用的必要性。     

上海中心大厦巨型框架-核心筒结构竖向地震作用反应分析

上海中心大厦主体结构高度632 m,为带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构,其竖向地震作用反应大且较为复杂。巨型框架与核心筒沿高度的质量和竖向刚度分布特性差异较大,两者的相对振动将导致伸臂桁架产生较大的内力;环带桁架具有转换承重和巨柱弹性支承的特性,相对支承巨柱存在更大的竖向振动放大效应。在分析结构重力荷载的竖向分布特性以及结构自振特性的基础上,通过反应谱和时程分析,对上海中心大厦结构在竖向地震作用下巨柱和核心筒的轴重比、伸臂桁架和环带桁架的内力反应以及巨柱、核心筒和环带桁架的竖向加速度反应及分布特点进行分析。结果表明:上海中心大厦结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增加;处于高区的巨柱和核心筒的轴重比约为低区的2.2倍和2.3倍,高区伸臂桁架和环带桁架在竖向地震作用下的轴力占重力荷载作用下轴力的比例约为低区的2.2倍和4.3倍;高区环带桁架跨中竖向加速度反应较相应标高巨柱增大20%。     

上海中心大厦巨型框架-核心筒结构竖向地震作用反应分析

上海中心大厦主体结构高度632 m,为带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构,其竖向地震作用反应大且较为复杂。巨型框架与核心筒沿高度的质量和竖向刚度分布特性差异较大,两者的相对振动将导致伸臂桁架产生较大的内力;环带桁架具有转换承重和巨柱弹性支承的特性,相对支承巨柱存在更大的竖向振动放大效应。在分析结构重力荷载的竖向分布特性以及结构自振特性的基础上,通过反应谱和时程分析,对上海中心大厦结构在竖向地震作用下巨柱和核心筒的轴重比、伸臂桁架和环带桁架的内力反应以及巨柱、核心筒和环带桁架的竖向加速度反应及分布特点进行分析。结果表明：上海中心大厦结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增加;处于高区的巨柱和核心筒的轴重比约为低区的2.2倍和2.3倍,高区伸臂桁架和环带桁架在竖向地震作用下的轴力占重力荷载作用下轴力的比例约为低区的2.2倍和4.3倍;高区环带桁架跨中竖向加速度反应较相应标高巨柱增大20%。     

长周期地震动作用下超高层建筑结构响应研究

超高层建筑结构自振周期相对较长,易受长周期地震动影响,是抗震设计时值得关注的问题。从PEER强震记录库中选取了Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类场地共410条工程中常用的强震记录,以一栋高250m、自振周期为6s的超高层建筑结构为例,从输入与输出两个层面对长周期地震动作用下的结构响应进行研究。输入层面,以规范设计反应谱为比较基准,通过分析地震动加速度反应谱,了解不同场地地震动的频谱特征;输出层面,以规范设计反应谱作用下的基底剪力为基准,通过分析超高层建筑结构在各类场地地震动作用下的基底剪力,获得不同场地地震动作用下的结构响应水平;同时,引用日本国土交通省公布的长周期设计地震动进行横向比较,通过弹塑性时程分析得到的不同时刻下结构塑性转角分布情况及发展规律,揭露长周期地震动作用下结构的响应特征与控制因素。     

考虑竖向地震作用新型三维隔震结构时程分析

竖向地震作用会引起额外的水平力并增大结构的P-Δ效应。本文将竖向地震作用引入到水平运动微分方程中,采用MATLAB求解非线性微分方程,研究了竖向地震作用对水平地震反应谱的影响,并在此基础上考虑竖向位移对新型三维隔震墩水平刚度的影响,进行了新型三维隔震结构非线性时程分析。研究结果表明:考虑竖向地震作用引起的P-Δ效应后,结构自振周期随时间变化,加速度反应谱值减小而位移反应谱值增大;结构高度越小、结构周期越长,竖向地震作用对反应谱的影响越大;考虑竖向地震作用及竖向位移对弹簧水平刚度的影响后,新型三维隔震结构加速度反应减小、位移反应增大,新型三维隔震结构减震系数可以控制在0.5以下。     

深圳平安金融中心重力荷载作用下长期变形分析与控制

以深圳平安金融中心为工程背景,对其进行重力荷载作用下的长期变形分析。考虑混凝土收缩徐变以及竖向构件含钢率的影响,按设计标高逐层找平、逐层找正施工模拟,研究超高层建筑重力荷载下长期变形规律,分析不均匀的竖向变形对结构安全的影响。进一步提出在施工中给竖向构件适当预留长度以补偿预计的竖向构件变形的设计思路,实现在设定阶段(如建筑投入使用1年)竖向构件达到设计标高,实现楼面平整,以满足建筑正常使用要求,并对楼层标高预留高度和竖向构件下料预留长度的控制方法进行了分析。研究表明,通过对超高层重力荷载作用下的变形分析与控制,可以掌握结构的长期变形规律,得到构件附加内力,控制楼面标高。     

深圳平安金融中心重力荷载作用下长期变形分析与控制

以深圳平安金融中心为工程背景,对其进行重力荷载作用下的长期变形分析。考虑混凝土收缩徐变以及竖向构件含钢率的影响,按设计标高逐层找平、逐层找正施工模拟,研究超高层建筑重力荷载下长期变形规律,分析不均匀的竖向变形对结构安全的影响。进一步提出在施工中给竖向构件适当预留长度以补偿预计的竖向构件变形的设计思路,实现在设定阶段（如建筑投入使用1年）竖向构件达到设计标高,实现楼面平整,以满足建筑正常使用要求,并对楼层标高预留高度和竖向构件下料预留长度的控制方法进行了分析。研究表明,通过对超高层重力荷载作用下的变形分析与控制,可以掌握结构的长期变形规律,得到构件附加内力,控制楼面标高。     

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——振动传播规律研究

位于广州市的某超高层结构在地下1层采用叠层橡胶支座设置了振动控制层,以降低上部结构的竖向振动响应.对设置和不设置振动控制层的结构,分别进行了缩尺比为1∶30的模型振动台试验.输入实测竖向地铁场地波,测量和比较两个振动台模型在各代表楼层的竖向加速度响应情况.结果表明,振动控制层可以明显降低模型竖向自振频率,使其远离地铁竖...     

大型梁式渡槽竖向地震作用估计

应用流体势流理论与结构的振动理论 ,通过流 固耦合简化分析 ,导得了渡槽承重简支梁的湿频率及湿振型估算公式 ,导得了结构竖向地震响应的时程计算公式 ,应用反应谱法 ,导得了作用于结构的等效竖向地震荷载估算公式 ,做了几项数值算例 ,分析结果表明 :(1)由于附连水质量的影响 ,梁的湿频率比其干频率要低 ,但湿振型与其干振型完全相同 ;(2 )水质量在结构竖向地震响应中起着重要的作用 ,竖向响应的幅值随着不同的场地而发生改变 ,一般水越深 ,结构的响应越大 ;(3 )在 7度设防时应考虑竖向地震的作用。     

高层建筑现浇混凝土竖向受力构件质量控制分析

随着国家城镇化水平的不断提高,土地资源日趋紧张,高层建筑成为主要的建筑形式。近年来,国内高层建筑如雨后春笋般涌现,建筑高度的增加,使结构承受更多的重力荷载、水平荷载及地震作用,结构体系更加复杂,对结构关键受力构件的要求也更高。高层建筑竖向受力构件作为高层建筑结构的核心构件,对结构安全起着至关重要的作用。本文从设计与施工两个方面阐述高层建筑现浇混凝土竖向受力构件的质量控制,并介绍了竖向受力构件实体检测的内容和方法。     

质量分布不均匀的高层建筑整体稳定性分析

刚重比是高层建筑结构设计中的重要指标之一,规范给出的刚重比计算公式适用于质量分布沿高度相对均匀的结构。探讨了刚重比与重力二阶效应增幅和临界屈曲荷载因子的关系,并结合实际工程,对超高层建筑竖向荷载从下到上显著变化时,根据建筑体型和荷载分布情况,对刚重比进行修正;同时对结构进行重力P-Δ效应增幅和整体屈曲分析。分析结果表明,修正后的结构刚重比可满足规范要求,重力P-Δ效应增幅也能控制在合理范围之内,结构整体稳定满足要求。     

开合屋盖结构动力特性研究

开合屋盖结构属于复杂多重子结构体系,其动力特性非常复杂,活动屋盖在竖向地震作用下的响应远大于根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)得到的结果。以国家网球馆(钻石球场)为例,对开合屋盖结构的振型模态与自振周期进行了深入分析,研究了质量参与系数的分布规律。高阶振型对开合屋盖结构动力响应的影响很大,尤其对于竖向地震作用,高振型起主要控制作用。在模态阻尼比的基础上,提出根据质量参与系数加权平均得到的一致阻尼比,物理意义明确,便于工程应用。计算分析表明,采用一致阻尼比算法得到结构各部位的内力及位移与按照模态阻尼比法的结果非常接近。     

单层网壳动力特性和地震响应分析

结合工程实例,利用有限元软件SAP2000建模进行模态分析和时程分析,以研究其动力特性和地震作用下的响应。本文给出该网壳结构的前10阶自振频率和振型,给出位移响应谱。分析结果表明,网壳结构的高阶振型复杂,自振频率偏向密集,水平地震响应占主要成分,明显大于竖向地震响应。网壳低阶振型基本为水平振型,一般第一振型为水平振型。     

变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构考虑竖向荷载作用时的弯扭耦连振动

用沿高度方向分段连续化的方法,对沿高度方向为阶形变截面、在平面内为任意斜向布置的框架-剪力墙-薄壁筒协同工作体系,考虑竖向荷载作用的影响,建立了弯扭耦连的振动方程,用常微分方程求解器COLSYS求解了自振频率及相应的振型.讨论了高层建筑结构竖向荷载对水平振动的影响.