带底部薄弱层住宅结构抗震设计

结合工程实例,在7度地震区底层高度为6.6m的8层板式住宅的底层及房屋两端适当布置抗震墙,形成竖向非连续框架-抗震墙结构体系.对该结构体系进行了多遇地震作用下的抗震性能计算评估和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析.计算分析结果表明,采用该框-墙结构体系有效提高了结构底层的侧向刚度和房屋的整体抗扭刚度,消除了结构底部薄弱层,改善了结构的抗震性能,可满足规范规定的三水准抗震设防要求.     

水平加强层对超高层钢框架-支撑结构的影响

超高层钢结构体系设计中,为提高结构的整体刚度,通常沿高度方向设置一道或多道水平加强层,而水平加强层的设置对其抗震性能有较大的影响。利用ANSYS有限元计算软件。分析了设置水平加强层后超高层钢框架-支撑结构地震响应。通过32层结构模型的6种不同设置加强层的方案比较,研究了加强层的数量对结构的侧向刚度、地震作用下构件内力以及内筒和外框架水平层剪力分配的影响。以68层的武汉国际证券大厦为例进行验证。用振型分解反应谱方法方法分析了常遇地震作用下的结构响应,对水平加强层的运用有借鉴价值。     

昆明华润中心T1超高层塔楼结构设计分析

昆明华润中心T1塔楼为8度抗震设防的超高层建筑，建筑总高度为297m,是带加强层的钢管混凝土框架-型钢(钢板)混凝土核心筒混合结构体系。利用有限元软件研究了采用减轻结构自重、合理控制剪力墙受拉应力、设置有限刚度的加强层和设置屈曲约束支撑等技术后，整体结构在地震作用下的变化，同时研究了地震作用下构件的受力特点。结果表明：整体结构的抗侧刚度提高，同时材料用量减少。结构的各项指标满足规范要求，能达到预期的抗震性能目标。     

水平地震作用下转换层上、下结构侧向刚度比对框支剪力墙结构抗震性能的影响

针对不同的转换层上、下结构侧向刚度比γ,采用有限元软件ANSYS对转换层设在第1层的14层框支剪力墙结构在水平地震作用下的抗震性能进行了计算分析。研究了水平地震作用下转换层上、下结构侧向刚度比对框支剪力墙结构抗震性能的影响,并对加强落地剪力墙和减少转换层上部剪力墙对框支剪力墙结构抗震性能的影响进行了比较分析。     

含少量抗震墙的RC框架结构位移限值探讨

基于位移的抗震设计是实现基于性能的抗震设计的最有效途径,我国规范对不同结构、不同抗震等级的建筑提出了相应的位移限值.但是随着人们对建筑功能的要求提高,含少量抗震墙的框架结构越来越多,此类结构的层间位移控制限值问题一直困扰着结构工程师.文中以实际工程计算为例,探讨了如何分类含少量抗震墙的框架结构,建议此类结构在多遇地震作用下,可以允许抗震墙出现一定的开裂,其抗侧刚度出现一定退化.结合ABAQUS有限元分析软件得到的剪力墙刚度退化规律,利用ETABS有限元分析软件对少墙框架结构进行整体分析,提出了此类结构的层间位移角的控制方法.     

某超限高层建筑结构分析与设计

本工程写字楼为办公建筑,结构高度169.1m,采用框筒结构。针对结构超高、楼板局部大开洞、局部穿层柱及核心筒外侧墙体取消带来的扭转不利影响等超限特点,采取相应加强措施,并采用多个分析软件进行多遇地震反应谱分析,同时对结构进行抗震性能化设计、弹性时程分析和罕遇地震作用下弹塑性时程分析。计算分析结果表明,采取相应措施后,各项指标均满足规范要求且满足设定抗震性能目标要求,结构具有良好的抗震性能。     

某钢管混凝土筒中筒超高层结构设计

某超高层地下2层、地上79层,顶部68～79层逐层内收,桅杆顶高度为339m。采用了带加强层的"矩形钢管混凝土柱外筒-钢筋混凝土内筒"的筒中筒混合结构体系,为了满足侧移刚度要求,结合设备层和避难层的布置设置了3道结构加强层。介绍了该工程结构选型、抗震性能目标及主要分析结果,采用SATWE,MIDAS Building软件进行了施工阶段模拟分析、多遇地震弹性时程分析和罕遇地震动力弹塑性分析。计算结果表明,该工程安全可靠,能够满足抗震性能设计目标。     

上海青浦绿地中心3#楼超高层结构分析

上海青浦区绿地中心3#塔楼为B级高度的复杂高层建筑,存在扭转不规则、凹凸不规则和刚度突变的不规则情况。采用YJK及PMSAP两种软件对结构进行了小震弹性分析、小震弹性时程分析、中震性能设计,各项指标均满足相关规范要求。采用ABAQUS对结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析结果表明在罕遇地震作用下的受力性能良好,满足设计要求,结构整体指标和各构件的抗震性能均能达到设计的预期目标。     

加强层对高层钢框架-支撑结构的影响

高层钢结构设计中，为提高结构的整体刚度，通常沿高度方向设置一道或多道水平加强层，而水平加强层的设置对其抗震性能有较大的影响。文中利用SAP2000有限元计算软件，通过对32层钢结构模型进行分析，研究了地震作用对带水平加强层的钢框架一支撑结构的一些影响。     

高烈度区型钢混凝土超高层建筑结构设计研究

某综合办公楼地下2层,主楼地上46层,高度188m,主楼采用型钢混凝土筒中筒结构体系,内、外筒抗震等级均为特一级。南侧入口门厅4层通高,南侧外筒柱中部6跨层1～8为呈约11.8°角的外斜柱,并在层1～4抽除一根外筒中柱,在层5形成局部高位转换。主体结构抗震设计采用抗震性能化方法进行设计。采用SATWE,PMSAP,ETABS,MIDAS等多个计算软件对该结构体系进行整体及局部的计算和分析,包括多遇地震抗震分析及弹性时程分析、中震抗震分析、罕遇地震弹塑性静力推覆分析及弹塑性时程分析,各项计算结果能够满足规范的相应要求。整栋楼模拟地震振动台模型试验与底部斜柱及斜撑转换构件静力试验结果表明,设计能够达到预设的抗震设计性能目标,说明结构体系可行,结构构件选用合理。     

超高层建筑结构benchmark模型的地震损伤分析

通过弹塑性动力分析,对超高层建筑结构的benchmark模型在地震作用下的破坏机理与损伤分布进行研究。该模型的总高度为606.1m,采用巨型框架-核心筒-伸臂桁架钢-混凝土混合结构体系。利用PERFORM-3D软件建立了整体结构的非线性数值分析模型,对其进行弹塑性时程分析,研究结构在多遇、设防、罕遇地震与超罕遇地震作用下的地震反应和结构的破坏过程。分析结果表明：结构的抗震性能良好,在9度罕遇地震输入下结构未发生倒塌;结构的损伤主要集中在4～8区加强层的相近楼层,并随输入地震动强度的增强逐渐向各区中部开展;各类构件在不同水准地震作用下依次进入塑性状态,实现了结构多道防线的抗震设防目的。     

支撑巨型框架-核心筒结构体系抗震性能研究

以深圳平安金融中心为原型结构,提出支撑巨型框架-核心筒结构体系的概念,并以目前超高层常用的巨型框架-核心筒-伸臂桁架结构体系作为参照,开展了结构体系的抗震性能对比研究.研究结果表明,在两种结构体系抗侧刚度相近的工况下,支撑巨型框架-核心筒结构体系的用钢量显著降低.罕遇地震作用下,该结构体系的典型屈服路径为核心筒一巨柱→...     

大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能试验研究

为了解钢框排架结构的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房框排架结构为原型,按1∶10缩尺比例设计制作试验模型,并对其进行拟动力试验,研究该结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回特性、刚度和耗能性能。研究结果表明：钢框排架结构延性相对较好,具有较强的塑性变形能力。模型结构底层和第二层层间位移角较大,是模型结构的薄弱层。模型结构在三种地震波（El Centro波、Taft波、兰州人工波）的多遇地震以及El Centro波的罕遇地震作用下,层间位移角均满足我国现行规范要求。钢框排架结构体系可满足8度设防要求,具有良好抗震性能。     

轻钢加层结构弹塑性时程分析

轻钢加层结构已经在加固改造工程中日益不断地增加,由于这种结构是两种不同材料的结构形式(混凝土结构和钢结构)复合而成的,存在刚度和承载力的突变,产生鞭梢效应等不利影响[1-3]。论文利用abaqus软件对多层混凝土结构轻钢加层进行了仿真分析,得出多层混凝土结构轻钢加层在频遇地震作用下能满足"小震不坏"的抗震设防要求。在罕遇地震作用下,轻钢加层结构的轻钢层不会发生破坏,但是原混凝土结构的薄弱层会发生屈服破坏。     

Nonlinear seismic assessment of steel moment frames under bidirectional loading via Endurance Time method

In this paper, considering horizontal components of seismic excitation, an algorithm for the nonlinear multi‐component analysis of building structures by the Endurance Time (ET) method is proposed, and results of the ET method for various steel moment frames with one to seven stories are verified by comparing with the results from Nonlinear Time History Analysis with use of two different sets of ground motions. In addition, several parameters such as eccentricities and irregularities in structure, rotational and lateral stiffness, effect of hysteresis type and ductility have been considered for sensitivity analysis on results, obtained by ET method. Results show that on the basis of recommendations of structural codes for bidirectional time history analysis, which requires applying horizontal components of earthquakes simultaneously, the ET method can be used to predict the seismic response of structures with reasonable approximation and reduced computational effort. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于材料非线性的结构抗震性能评价方法

利用基于材料非线性的精细化有限元模型,根据混凝土损伤和钢材等效塑性变形得到了结构材料、构件、楼层、整体结构的损坏等级并研究了将其作为抗震性能指标的合理性。为进一步丰富结构抗震性能评价指标,给出了楼层非线性耗能、整体结构的非线附加阻尼比、刚度退化系数的计算方法。将上述计算和评价方法在完全自主研发的非线性显式动力有限元分析软件SAUSAGE中完成开发。利用SAUSAGE分析了某超高层框架-剪力墙结构在7组地震动不同强度作用下的非线性动力响应。讨论了材料应力、截面内力、损伤、等效塑性应变作为抗震性能评价的可行性。对比了不同强度地震作用下结构层间位移角、层间剪力退化系数、楼层非线性耗能、楼层损坏等级作为楼层抗震性能指标并判断结构薄弱楼层的差异。研究了最大层间位移角、基底剪力退化系数、非线性附加阻尼比、刚度退化系数、损坏等级作为结构整体评价指标的合理性及对地震动的离散性;从统计意义上分析了最大层间位移角和其他指标的相互关系。     

Shaking table test and numerical analysis of a high‐rise building with steel reinforce concrete column and reinforce concrete core tube

This paper assesses the seismic performance of a high‐rise building with steel reinforce concrete column and reinforce concrete core tube in Shanghai, China. This building has 54 floors above the ground and 4 basements, and it has two strengthened layers, which are composed of outrigger truss and belt truss. In order to validate the reliability and the safety of this structure, besides the conventional analysis, shaking table test of scale model was conducted. In the test, the maximum responses of acceleration and deformation were measured and evaluated, as well as the dynamic characteristics, crack pattern, and failure mechanism of the building. Meanwhile, elastic‐plastic time‐history analysis for prototype structure was carried out by the finite element analysis program, and the experimental data were compared with the analytical results to gain a better understanding of the seismic performance of the building. The conclusions are summarized below:

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深圳湾总部大楼罕遇地震作用弹塑性分析

深圳湾总部大楼为一栋高度为400 m的复杂超高层建筑,采用密柱框架 核心筒结构体系。密柱外框架由56根钢柱组成,梁柱连接采用完全偏心节点,外框架的刚度相对较弱。塔楼高区由于建筑体型收进,核心筒采用2层斜墙过渡收进。设计采用箱型钢梁和箱型钢柱组成密柱外框架,在核心筒剪力墙内埋设型钢加强,密柱外框架与核心筒剪力墙的抗震性能要求均提高至中震弹性。运用ABAQUS和BEPTA程序,将梁、柱和剪力墙的材料非线性在应力 应变层次上予以精确模拟,同时考虑结构的几何非线性,进行结构在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究结构在罕遇地震作用下的抗震性能。结果表明：密柱外框架具有较高的抗震承载力,可以起到第二道抗震防线的作用;结构的层间位移角满足规范的限值要求;密柱外框架与核心筒剪力墙的主承重构件均未出现明显损坏,结构具有较好的抗震性能。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

预制板上粘贴钢板条桁架对砌体教学楼抗震性能的影响

采用通用有限元分析软件ANSYS建立了典型砌体结构教学楼（预制多孔板装配式楼盖）的数值模型。利用有限元时程分析方法,分析房屋在汶川地震波作用下的地震响应,验证了预制多孔板楼盖水平刚度不足是砌体结构教学楼倒塌的主要原因。在此基础上,提出了一种新式加固方法——板底粘贴桁架型钢板条来增强楼盖的水平刚度。采用时程分析方法,对未加固模型与加固后模型的地震响应进行了对比。结果表明:板底粘贴桁架型钢板条法对提高房屋结构抗震防倒塌能力是行之有效的。