中信君庭复杂高层建筑结构抗扭设计

通过广州中信君庭复杂高层建筑结构抗扭优化设计,详细论述了建筑方案设计所决定的结构方案选择、结构布置以及结构变形缝设置对复杂高层建筑结构抗扭设计的影响。工程计算分析表明,对平面近似正方形或长宽比不太大的长方形结构,当主要抗侧力结构布置严重偏心时,结构的平面扭转规则性很难满足规范要求;对于平面长宽比较大的近似矩形结构平面,在偶然偏心地震作用下,亦很难满足规范关于结构平面扭转规则性的要求;对于部分框支剪力墙结构,当转换层层高较大时,转换层以上结构抗侧刚度由最大层间位移角控制,转换层以下则由转换层与其上层楼层侧向刚度比控制。     

某高层剪力墙结构扭转效应的调整

周期比是控制结构扭转效应的重要指标,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效合理,使结构不出现过大扭转。位移比（层间位移比）是控制结构平面不规则性的重要指标。对一般的结构工程,当这两个指标不满足规范要求时,宜调整抗侧力结构的布置,增大结构的抗扭刚度。在层间位移比有较大富余的情况下,设计人员通常采用增加结构周边构件的刚度,降低结构中间构件的刚度的原则,以增大结构的整体抗扭刚度。     

高层建筑结构的扭转反应控制及工程实例

结构在地震中的扭转反应控制是高层建筑抗震设计中的一个重要内容。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002)主要通过考虑偶然偏心和控制周期比、位移比来控制结构的扭转反应。控制扭转的技术措施主要分两类:一是调整质量中心和刚度中心的偏心;二是增大结构的抗扭刚度或者适当减小结构的抗侧刚度。根据理论分析及实际工程经验,得出如下结论:抗震设计时宜取考虑偶然偏心和考虑双向地震两者中不利结果进行设计;宜控制结构的前两个振型以两正交主轴方向上的平动振型为主;对于平面狭长的框架结构,加大两边榀的框架梁比加大边榀的柱在提高结构的抗扭刚度上能起到更好的效果;剪力墙结构可以通过加大外圈连梁高度,角窗部位增设暗梁来提高结构的抗扭刚度。     

高层结构抗扭设计现状与发展综述

对于高层结构的抗扭设计,现行抗震规范在结构布置、扭转作用、扭转刚度、抗扭承载力等方面都有所考虑.本文就其中的扭转位移比、扭转周期比、扭转刚度和扭转地震作用做一些讨论.建议应进一步研究扭转地震动和扭转地震作用下结构的弹塑性反应.     

安信宾馆结构抗扭及抗侧移设计

安信宾馆是上海安信商业广场中的一个大型集休闲、娱乐、餐饮和酒店于一体的复杂高层建筑。建筑物平面呈椭圆形,其两端抗扭刚度和抗侧移刚度相对薄弱,结构的抗扭转设计和两端抗侧移设计成为了本工程结构设计的重点和难点。在结构的两端设置剪力墙,并设置梁式转换层实行局部转换,改善结构的抗扭性能;把结构两端柱设计为型钢混凝土柱,改善结构局部抗侧移能力,使之满足结构设计的要求。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

山地高层建筑抗震设计若干规则性指标应用方法的探讨

通过对一栋山地高层建筑扭转位移比、抗剪承载力比的计算,并与平地计算模型进行对比,结合动力弹塑性时程分析,提出了在计算层间位移角较小的山地高层建筑扭转效应时,以层水平扭转角作为辅助控制指标,适当放松扭转位移比限值;计算抗剪承载力比时,以楼层的抗剪能力需求比作为衡量指标,正确判断结构抗剪薄弱位置。     

凹凸不规则平面高层建筑结构设计的思考

随着我国高层建筑数量逐年增多,为满足建筑使用功能的多种需求,A级高度的复杂体型超限高层建筑结构的设计理论得到了发展,工程结构设计经验日益积累。基于存在的大量多头形凹凸不规则平面、A级高度住宅剪力墙结构的研究,从复杂体型超限高层建筑结构的界定出发,探讨扭转效应与平动周期、扭转周期比、位移比等参数的控制问题。提出应重视此类建筑结构双向水平地震作用下的扭转影响,合理布置抗侧力构件、调整建筑结构刚度、适当加大周边外框架梁的截面刚度对提高建筑物抗扭能力,降低扭转效应的效果明显。     

高层建筑结构抗扭设计

高层建筑结构设计过程中,因为建筑抗位移的刚度不均匀,建筑平面不够规则等问题都会直接影响建筑物的扭转,会出现建筑物位移比、周期比无法满足规范要求。还有一些在因为地震引起的建筑物扭转问题,所以,建筑结构抗震设计中建筑抗扭设计非常重要。建筑工程抗扭设计受许多因素影响,建筑结构设计抗扭设计是随着社会经济发展的产物。本文分析并探讨了建筑工程结构抗扭设计理念和应用。     

基于层间扭转角的高层建筑扭转分析

高层建筑发展迅速,地震作用下高层建筑扭转问题现象明显。目前规范只给出了位移比、周期比的定义,并不能完全控制由结构扭转角产生的不利影响。用公式推导出扭转角参考值,同时用有限元方法建立3个分析模型,通过改变结构刚度布置,对比分析层间扭转角及楼层位移的变化规律,提出在规范中增加层间扭转角作为结构扭转控制指标的建议。     

高层建筑平动周期及扭转周期比的控制问题

从分析结构周期与顶点位移、层间位移角的关系出发,论证了控制结构最大层间位移角实际上就隐含控制了相应结构的平动周期值,确定了高层建筑的最大层间位移角限值就没有必要再另行控制结构的平动周期。论述了结构抗扭设计的三个核心问题,分析了单一控制扭转周期比存在的问题。     

高层建筑结构的扭转反应控制

高层建筑结构扭转反应控制是设计中的关键问题,但在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)中还没有这方面的具体规定。因此,有必要对《高层建筑混凝土结构技术规程》中控制结构地震扭转效应的主要方法进行解说和讨论:限制结构在考虑偶然偏心的水平地震作用下,每个楼层的最大位移和最大层间位移与该层平均位移和平均层间位移的比值(位移比)以及结构以扭转为主的第一振型周期Tt与以平动为主的第一振型周期Tl之比值(周期比);分析位移比、周期比和偏心率之间的关系,并说明计算偶然偏心影响和控制位移比、周期比的必要性和可行性,以及在单塔楼工程设计中的应用;对于多塔楼高层建筑结构,提出了控制扭转效应的设计建议:对上部无刚性连接的多塔楼结构,宜将各塔楼及裙房由裙房顶板处切开分别计算各自周期比;对上部有刚性连接的多塔楼结构,应采用整体结构模型计算并验算整体扭转和平动的周期比。     

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     

建筑结构抗震设计扭转周期比控制指标研究

研究扭转周期比作为结构扭转控制指标的有效性。分析了扭转周期比对结构扭转效应的影响,讨论了扭转周期比作为扭转控制指标的合理性。在OpenSees平台上采用基于柔度法的纤维模型,对不同扭转周期比的计算模型进行了弹塑性动力时程分析,分析了扭转周期比作为扭转效应控制指标的有效性。弹性分析表明:扭转位移比能反映结构扭转效应;扭转周期比仅对相对偏心距较小的规则结构起控制作用;对考虑偶然偏心的扭转位移比进行限制后,无须再对规则结构的扭转周期比进行控制。非线性反应分析表明:结构的扭转非线性反应受弹性最大层间位移角的控制最为明显,受扭转周期比控制不明显。建议在有效控制扭转位移比的前提下取消扭转耦联周期比限制。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能,以扭弯比、轴压比为变化参数,设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态,得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线,以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据,分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明:低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏,滞回曲线呈捏拢的S形,随着扭弯比的增大,柱根部压碎区高度变小,翼缘裂缝发展更为完善,纵筋应力增大,箍筋应力减少,开裂荷载和受扭承载力均有提高,试件扭转延性提高但位移延性降低,初始刚度较小且退化更为平稳;而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关,轴压比越大,受扭承载力越大,弯曲刚度提高;试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0. 08～0. 28之间,扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0. 13～0. 23,试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变,L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

基于性能的既有建筑防屈曲支撑抗震加固设计

对于抗震能力低、抗震构造措施普遍不满足现行规范的原非抗震设防区既有建筑,采用消能减震技术加固结构,通过性能化设计方法实现抗震加固目标,可以解决传统加固方法效率低、难以实施等难题。以原非抗震设防区某既有框架结构教学楼加固项目为例,介绍了采用耗能防屈曲支撑提高抗震性能的具体方法和既有建筑基于性能的抗震加固设计流程。结果表明:加固前结构单体中最大的扭转周期比达到了0.96,最大位移比为1.38, 加固后扭转周期比控制为0.84,最大位移比为1.20; 加固前结构小震下构件承载力基本满足要求,但扭转周期比和抗震构造措施不满足现行规范要求,大震下结构会发生严重破坏甚至倒塌; 加固后结构构件承载力能满足7度小震(多遇地震提高1度)要求,小震下防屈曲支撑调整结构抗扭刚度,减小扭转效应,大震下防屈曲支撑屈服耗能,显著提高了结构的抗大震性能; 当结构的抗震性能明显提高时,抗震构造措施要求可适当降低。     

高层建筑扭转反应的初步探讨

高层建筑结构设计中常会出现因建筑平面不规则或抗侧移刚度不均匀而引起位移比、周期比不能满足规范要求的情况。文章主要对高层建筑扭转反应控制进行初步探讨,并就此提出一些调整的措施和方法。     

轴压荷载下中空夹层钢管混凝土抗扭性能试验研究

以轴压比及截面尺寸为参数,对12个中空夹层钢管混凝土试件进行压-扭试验,并结合数值模型分析了扭转全过程截面剪应变开展及钢管与夹层混凝土相互作用力.结果表明:较小的轴向压力对极限抗扭承载力及扭转刚度均影响甚微,所有试件均表现出较好的延性.承载力受外钢管强度影响较大,受混凝土强度影响较小,夹层混凝土对组合抗扭强度提高的作用...     

钢筋混凝土边梁协调扭转的塑性分析

在对模型试验分析的基础上,指出钢筋混凝土梁协调扭转设计的关键是控制扭转角,讨论了正常使用状态下钢筋混凝土梁扭转角的控制值及抗扭刚度,并基于上述抗扭刚度分析其塑性协调扭矩及抗扭刚度调整系数。还讨论了影响抗扭刚度调整系数主要因素,给出了抗扭刚度调整系数的范围。研究表明,在一定条件下,可获得较大的调整幅度,有利于指导工程设计。     

预应力混凝土核电厂安全壳结构扭转地震效应影响因素分析

为探究扭平分量比、扭转周期比、层间位移角、扭转位移比及扭转效应系数指标对地震作用下核电厂安全壳结构弹性扭转效应的影响,确定结构最不利扭转损伤薄弱部位。基于El Centro波、Taft波和南京地震波作用,利用有限元分析软件ANSYS,对核电厂安全壳结构在自重、自重和预应力共同作用两种工况下的弹性扭转地震效应进行分析。结果表明:层间位移角和扭转效应系数越大,且扭转位移比大于1.2时,核电厂安全壳结构的弹性扭转效应更为剧烈,扭转损伤不利部位发生在筒壁中间附近区域以及筒壁与穹顶相接处周围的区域;控制核电厂安全壳结构扭转效应指标与扭转动力参数密切相关,提高抗扭刚度及阻尼,将有利于降低扭转振动的幅度,从而增强结构的抗扭安全。研究结果可为在役核电站安全评估提供技术参考。