高烈度区型钢混凝土框架-核心混凝土筒体混合结构竖向构件受力及截面设计

为探究框架-核心筒混合结构竖向构件受力的规律,通过选取结构刚度特征值λ和核心筒高宽比H/b为参数,建立型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构非线性参数化模型。采用静力非线性分析方法,对高烈度区SRC框架-RC筒体混合结构竖向构件受力性能进行研究,主要包括混合结构剪力墙墙肢和SRC框架柱截面弯矩、剪力轴力等内力状态及其变化趋势、破坏轨迹等,同时对混合结构竖向构件设计以及截面轴压比限值提出了建议。     

SRC框架-RC筒体混合结构抗震性能研究

选取结构刚度特征值和核心筒高宽比为参数,建立型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构非线性参数化模型。采用静力非线性分析方法,对混合结构目前存的主要问题进行研究,包括:混合结构主要破坏模式、内力分布、剪力重分配、竖向构件设计等。研究表明,混合结构破坏模式对其抗震性能影响很大,设计时应避免框架柱先于核心筒破坏的情况。在此基础上,以整体倾覆为理想破坏模式,对混合结构核心筒高宽比、结构刚度特征值、构件轴压比以及框架剪力分担率等主要设计指标提出取值建议。     

高烈度区型钢混凝土框架-核心混凝土筒体混合结构破坏模式研究

型钢混凝土(SRC)框架-混凝土核心筒混合结构已越来越广泛地在我国高烈度区应用于高层和超高层建筑。为了研究其抗震性能,通过选取结构刚度特征值λ和核心筒高宽比H/b等参数,建立型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构参数化模型;采用静力非线性分析方法,对混合结构各种破坏模式以及不同模式下的抗震能力进行研究,并在此基础上对混合结构破坏模式、核心筒高宽比H/b和结构刚度特征值λ的取值等提出了设计建议。     

型钢混凝土框架-筒体混合结构截面尺寸初选

根据型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构的受力及变形特点，结合规范要求，提出了型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构初步设计阶段以结构刚度特征值为基础的设计方法，并用实例证明了该方法的可行性。     

高层混合结构中楼盖刚度对结构受力性能的影响分析

通过楼板将两种变形特性完全不同的结构体系连接而成混合结构,在受力性能上与框架结构、筒体结构既具有一定的联系,又有本质的区别。本文以一30层外部为钢框架、内部为混凝土核心筒组成的混合结构为例,采用通用有限元程序SAP2000分别计算了钢框架结构、混凝土筒体结构及混合结构,比较了三种结构体系的受力性能;通过调整楼板型式和板厚,探讨了楼板刚度对混合结构受力性能的影响。结果表明,采用混合结构使得结构变形、内力沿高度方向趋于均匀,受力性能得以改善;采用梁板体系能有效地减轻剪力滞后;随着楼板刚度的增加,结构高阶自振周期增大,侧移减少,层间剪力、楼层弯矩及总钢框架承担剪力、弯矩增加;而钢框架承担总剪力、弯矩百分比减少。     

内置型钢弱框架的约束混凝土核心筒抗震性能试验研究

为了合理改善混凝土核心筒体的抗震性能,提出设置边框柱以及型钢弱框架的措施,以形成对混凝土核心筒的强约束。对高宽比为3.14的内置型钢弱框架的约束混凝土核心筒试件进行拟静力试验,研究其破坏机理、滞回性能、承载力、弹塑性变形能力、刚度退化及耗能能力。试验结果表明,混凝土核心筒设置边框柱及型钢弱框架后,由于墙体处于强约束状态,混凝土破坏推迟,使其达到极限荷载后的水平承载力下降缓慢,变形性能好,耗能能力强,其内部的型钢弱框架可作为筒体自身的后备抗震防线,是确保核心筒具有良好而稳定的后期抗震性能的有效措施。     

钢管型钢再生混凝土柱钢梁框架-混凝土核心筒结构抗震性能研究

钢管型钢再生混凝土框架是钢管混凝土框架-核心筒结构的重要组成部分,主要承担竖向荷载。在强震作用下,钢管型钢再生混凝土框架也需要抵抗极大部分的水平荷载,其抗震性能在整体结构的抗震性能中起着很大的作用。为了系统地分析钢管型钢再生混凝土框架-混凝土核心筒结构的抗震性能,对一榀钢管型钢束再生混凝土框架以及增加核心筒剪力墙的一榀框架-剪力墙平面结构进行抗震性能研究,研究其滞回、延性、刚度、耗能等抗震性能。     

SRC框架-型钢混凝土核心筒混合结构振动台试验研究

针对工程中采用的钢梁SRC柱框架-型钢混凝土核心筒混合结构的抗震性能进行了试验研究。设计并完成了一幢17层的1∶10模型结构,并对其进行了不同地震工况下振动台试验。分析了该结构体系固有动力特性以及在不同类型、不同强度水准的地震动输入下位移、速度、加速度响应及破坏机理;研究了布置于钢筋混凝土核心筒内的型钢框架对结构整体抗侧能力及变形性能的影响。结果表明:在不同类型、不同强度的地震动作用下,该结构体系的破坏始于型钢混凝土核心筒与外部钢梁SRC柱框架连接节点处,而后向核心筒体内部连梁发展,最终扩展到核心筒体。在核心筒体混凝土局部出现严重开裂破坏后,内置的型钢框架及外部的SRC钢梁框架仍处于弹性工作状态,表明该结构体系可实现多道防线的抗震设计目的且传力途径明确,抗震性能良好。     

大震下某钢管混凝土框架-核心筒结构的抗震性能研究

对钢管混凝土框架-核心筒进行大震时程分析,通过对比结构位移和剪力各自的弹性与弹塑性结果来研究结构的抗震性能,其中结构位移包括塔楼顶点位移和层间位移角,剪力包括塔楼基底剪力和楼层剪力。研究表明结构弹性与弹塑性的结果差异主要取决于整体刚度弱化幅度和地震作用减小幅度的之间关系。分析结果也表明大震作用下筒体与连梁损伤后框架剪力分担比比例提高,框架良好地发挥第二道防线作用。最后,对剪力墙、框架柱和钢梁的弹塑性受力状态进行分析,表明该结构体系具有较好的抗震性能。     

外框支框筒内核心筒钢管混凝土组合筒体结构拟动力试验研究

进行了1个钢管混凝土组合筒体结构模型的拟动力试验。模型为比例1∶10的13层钢管混凝土组合筒体结构,外筒为钢管混凝土框支框筒结构,内筒为钢筋混凝土核心筒结构。将模型等效为两自由度体系,分别进行了地震波加速度为0.22g、0.40g、0.62g和1.0g共4种工况的拟动力试验,通过对位移时程、作用力时程、应变状态、开裂状况等参数的测试,研究了结构在地震作用下的耗能机制、破坏特征与破坏机理,以及结构的弹塑性性能。研究表明,核心筒是抵抗水平剪力的重要构件,承担了结构大部分剪力,先于其它构件开裂,但核心筒底层的破坏程度比2层要轻;连梁是核心筒受力最集中、破坏最明显的部位,应重视连梁的延性设计;钢管混凝土角柱的强度高、变形性能好,分担了外框筒的主要轴向力,对其它翼缘混凝土柱起到了卸载保护作用,另外,钢管混凝土柱与梁的环形节点构造在复杂的节点内力联合作用下受力是可靠的。试验证明了钢管混凝土组合筒体结构是一种具有良好抗震性能的结构体系。     

钢-混凝土混合结构高层建筑抗震性能及时程分析影响因素

钢-混凝土混合结构在我国高层和超高层建筑中得到越来越广泛的应用,但相应的设计规范还不够完善,理论研究在一定程度上还落后于工程实践。采用SAP 2000程序对1栋15层的钢-混凝土混合结构原型进行了弹塑性时程分析,研究了结构的动力特性和结构在三水准烈度下的加速度、位移、层间位移角和楼层剪力反应,结果表明该结构具有良好的抗震性能。对比分析了原型结构在不同地震动输入下的抗震性能,分析表明有必要用几种不同地震波来研究混合结构的地震反应,在罕遇地震下,有必要进行混合结构在多维地震波输入下的地震反应分析。探讨了整体结构高宽比、核心筒高宽比和核心筒厚度等因素对混合结构抗震性能的影响,提出了混合结构的高宽比限值不大于规范规定混合结构高宽比限值的建议。     

Shaking table test on hybrid structure with SRC frame and steel frame strengthened concrete core tube

针对工程中采用的钢梁SRC柱框架-型钢混凝土核心筒混合结构的抗震性能进行了试验研究。设计并完成了一幢17层的1∶10模型结构,并对其进行了不同地震工况下振动台试验。分析了该结构体系固有动力特性以及在不同类型、不同强度水准的地震动输入下位移、速度、加速度响应及破坏机理;研究了布置于钢筋混凝土核心筒内的型钢框架对结构整体抗侧能力及变形性能的影响。结果表明：在不同类型、不同强度的地震动作用下,该结构体系的破坏始于型钢混凝土核心筒与外部钢梁SRC柱框架连接节点处,而后向核心筒体内部连梁发展,最终扩展到核心筒体。在核心筒体混凝土局部出现严重开裂破坏后,内置的型钢框架及外部的SRC钢梁框架仍处于弹性工作状态,表明该结构体系可实现多道防线的抗震设计目的且传力途径明确,抗震性能良好。     

高层建筑钢-混凝土混合结构分区耦合分析模型及开裂层位移参数分析

为寻求一个准确、便捷地对钢框架 混凝土核心筒混合结构弹塑性分析的可靠方法 ,将其分离为钢筋混凝土和钢结构 ,分别研究其材料或构件的本构关系及滞回模型、破坏准则 ,然后针对混合结构弹塑性状态不同的区域和构件分别应用梁元、墙元、有限条三维分区耦合进行求解 ,来完成整个混合结构的弹塑性静动力分析。对混合结构在典型地震荷载和风荷载作用下的层间位移参数分析结果表明 ,层间剪切变形比层间弯曲变形对剪力墙开裂影响要大。     

Experimental investigation of hybrid buckling-restrained braces

Though a buckling-restrained brace (BRB) has good seismic performance, it cannot dissipate energy under wind loads or weak earthquakes because its core does not yield. A hybrid buckling-restrained brace (H-BRB), which is a type of hybrid damping system consisting of a BRB member and a viscoelastic damper, has been proposed to improve the wind-resisting performance of the standard BRB. In order to evaluate the wind and seismic performance of the H-BRB system, two H-BRB specimens and one BRB specimen were tested in this study. The variable for the wind performance test was the shear action mechanism of the viscoelastic damper with and without a side connection plate, and the variable for the seismic performance test was whether a separation occurred between the steel tube and a stopper after the yielding of the steel core. The wind performance test showed that H-BRB’s mechanism could be realized only when the viscoelastic damper operated with double shear action. Also, the seismic performance test demonstrated that H-BRB could satisfy the required performance when the tube and stopper were separated after the core’s yielding.     

巨型混合框架-核心筒结构的性能分析

巨型混合框架-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、混凝土核心筒与伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的超高层结构体系.为了有效地提高巨型混合框架-核心筒结构的抗侧刚度和内外筒之间的协同工作性能,可采取以下措施:增加巨型梁的刚度;增加伸臂桁架的刚度;增设巨型支撑.分析结果表明:设置跨越两个楼层的巨型梁或伸臂,或增设巨型支撑,...     

钢框架-轻木剪力墙混合结构抗震性能振动台试验研究

为研究钢框架-轻木剪力墙混合结构的抗震性能,设计了缩尺比为2/3的钢木混合结构模型,并对其进行了振动台试验。试验中选取汶川、Canterbury、El Centro和Kobe共4条地震波,并考虑多遇、设防和罕遇3个地震水准,相应的地震加速度峰值分别为0.14g、0.40g和0.80g。通过振动台试验获得了钢木混合结构的地震响应和破坏模式。结果表明：钢木混合结构在多遇地震作用下最大层间位移角为0.15%,罕遇地震作用下最大层间位移角为0.85%,均能满足规范对结构变形的要求;在试验过程中,结构的钢框架部分和钢木连接没有出现损伤,其主要破坏模式表现为轻木剪力墙面板钉节点的破坏,破坏部位主要位于墙体覆面板的边缘;多遇地震作用下,轻木剪力墙承担了结构地震剪力的55.1%以上,有效地提高了结构抗侧承载力;随着输入地震加速度峰值的增大,剪力墙刚度逐渐退化,其分担的地震剪力有所降低,但即使在罕遇地震作用下,轻木剪力墙分担剪力的比例仍能达到39.9%以上。     

木框架-夹板剪力墙组合结构抗侧力性能试验研究

为研究木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧力性能,对5榀木框架-夹板剪力墙试件、2榀纯框架试件和2片夹板剪力墙试件开展了低周反复加载试验,对比分析试件在往复荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、极限承载力、延性、刚度退化规律和耗能能力。研究结果表明,木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧力性能主要取决于内填夹板剪力墙的性能,其最终的破坏模式表现为共用墙骨柱因钉连接的失效而脱落。外侧梁柱框架对内填夹板剪力墙的约束作用能显著减小端部墙骨柱的上拔,可取消抗倾覆连接件的设置。木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧刚度和极限承载力约为木框架-常规轻木剪力墙组合结构的两倍,且在大变形情况下仍能持有70%峰值荷载的承载能力,有利于避免罕遇地震下的倾覆倒塌。     

混合联肢部分外包组合剪力墙抗震性能试验研究

为满足高层建筑对抗震性能及装配性能的要求,提出一种混合联肢部分外包组合剪力墙结构。通过对一榀三层对称双肢2/3缩尺试件的低周反复加载试验,观测混合联肢部分外包组合剪力墙结构在循环荷载作用下的破坏全过程,分析试件的滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力及连梁转动能力。研究表明:混合联肢部分外包组合剪力墙结构的滞回曲线饱满而稳定,没有明显的捏缩现象,该试件正反向位移延性系数平均值达到3.65,抗震性能及协同工作能力良好;剪切型钢连梁的损伤集中在连梁腹板处,极限塑性转角达到0.05rad;由于墙肢中部区格翼缘的设置,限制墙肢底部混凝土剪切裂缝的发展,剪力墙破坏的主要形式为弯曲破坏;钢连梁及型钢部分外包组合剪力墙均表现出优良延性和耗能能力;结构极限层间侧移角达到1/45,超过罕遇地震下规范限值要求。按照整体结构屈服时耦连比为45%设计的试件,塑性铰的发展满足"强墙肢弱连梁"的规律。基于试验结果,利用有限元软件ABAQUS进行拟静力分析,与试验吻合较好。     

大型火力发电厂SRC框架柱-RC分散剪力墙主厂房混合结构体系抗震性能试验研究

针对我国高烈度区大容量机组火力发电厂钢筋混凝土框排架主厂房"先天不足"以及钢结构主厂房造价高的现状,现提出采用型钢混凝土(SRC)框架柱—钢筋混凝土(RC)分散剪力墙混合结构体系作为主厂房框排架新型结构体系。根据该结构体系特点,选取三榀三跨结构进行1∶7比例空间模型抗震性能拟动力和拟静力试验,研究该新型结构体系在水平地震作用下的受力特点,刚度退化规律、结构滞回性能、变形性能和薄弱部位等。研究结果表明,该新型框排架结构体系能够满足"小震不坏、大震不倒"的设防要求,结构的位移-荷载滞回曲线较饱满,结构的耗能能力和变形性能较强,薄弱部位发生在汽轮发电机运转平台层处,实际设计中应加强注意。该混合结构体系能够满足8度地区大容量机组主厂房结构的抗震要求,是一种值得大力推广应用的新型结构体系。