钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能分析

为了提高钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在地震作用下的协同工作性能及减小结构在竖向荷载作用下的变形差异,可采取以下措施：在钢框架上加设大型斜撑;在钢框架和核心筒之间增设伸臂桁架以及同时增设大型斜撑和伸臂桁架。利用有限元软件ETABS,对比分析了这几种结构形式的协同工作性能。分析结果表明：在钢框架上加设大型斜撑可明显提高结构的刚度,框架的剪力分配率更易满足规范要求,框架柱的材料利用效率更高;增设伸臂桁架对整体结构的刚度影响不大,但可有效减小铜框架和核心筒之间的竖向变形差;同时增设大型斜撑和伸臂桁架可显著提高钢框架一钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能。     

基于Pushover方法的新型钢框架内填桁架结构抗震性能研究

本文提出了一种新型抗侧力结构体系-钢框架内填平行弦桁架结构,应用有限元软件SAP2000对6层钢框架和不同形式钢框架内填钢桁架进行了静力弹塑性分析,对比了结构的顶点位移、基底剪力、结构性能点的指标及塑性铰发展情况。通过对比发现,钢框架内填平行弦桁架以后,结构刚度和承载力增强,且桁架首先破坏,充分起到抗震设防第一道防线的作用,并且从中比对出较为合理的内填桁架形式,为该结构体系的进一步研究提供理论依据。     

60～180m钢框架-混凝土核心筒结构与钢框架-中心支撑结构性能及经济性分析

各相关规范对钢框架-钢筋混凝土核心筒结构及钢框架-中心支撑结构的外框架剪力调整方法不同,且对钢结构及混合结构的层间位移角限值有所不同。本文对60～180m钢框架-钢筋混凝土核心筒结构及钢框架-中心支撑结构分别按照不同结构规范设计方法进行计算,对比分析结构设计指标、经济性指标以及抗震性能。分析结果表明,按照各规范设计的模型外框架均能满足"二道防线"的作用,结构均能满足"小震不坏,大震不倒"的抗震设计原则。而在钢框架-中心支撑结构的设计过程中发现,现行常用设计软件无法仅对钢框架-中心支撑结构的外框架钢柱进行剪力调整,据此,本文给出了相应的设计建议,并对后期软件更新提出了改进意见。     

昆明某大跨连体天幕钢结构设计

昆明某连体天幕为高烈度区连接超高层塔楼及商业裙房的大跨度连体钢桁架,其中塔楼采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,商业裙房采用钢筋混凝土框架结构体系.对连体桁架与主体结构不同连接方式进行了对比,发现采用摩擦摆滑动支座进行连接可显著减小对塔楼相关构件内力的影响.对结构进行了弹性分析和非线性屈曲稳定分析,对关键节点采用性能化...     

钢-混凝土组合转换桁架在超高层结构改造中的应用与分析

介绍上海某一带6层裙房的超高层改造加固工程,裙房1～3层拆除多个混凝土框架柱后,形成了大跨度转换结构,采用了双榀钢-混凝土组合转换桁架进行加固.采用YJK和ETABS软件进行整体结构计算,分析了整体结构加固后的周期、位移比、刚度比、基底剪力等主要结构设计影响因素;采用ABAQUS软件对桁架的关键节点进行计算,分析了桁架...     

带巨型柱钢框架-核心筒骨架结构参数分析

通过对带巨型柱钢框架—核心筒骨架结构体系的三维有限元分析,探讨了骨架结构中巨型柱位置、巨型柱与核心筒之间伸臂桁架的连接刚度对结构的顶点位移、最大层间位移角、剪力、地震倾覆力矩分配的影响,并与钢框架—核心筒结构作了对比,得出一些结论和建议。     

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的动力弹塑性分析

基于大型通用有限元软件ABAQUS对一钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的动力弹塑性性能进行了初步研究,研究了这类结构体系在地震作用下的混凝土损伤机制和框架与核心筒之间的剪力分配等,本文的研究成果可为同类研究提供参考。     

北京财源国际中心西塔楼结构设计

北京财源国际中心西塔楼为35层,结构总高度154.8m。工程采用型钢混凝土框架加钢筋混凝土核心筒结构体系,并在层26设置了加强层桁架提高结构的抗侧刚度。按抗震设防超限审查意见,对工程采取控制底部墙体剪压比不大于0.15,小震作用下框架承担的剪力不应小于层剪力的25%,伸臂桁架由12榀减为4榀等构造措施,使结构抗震性能有了可靠的保障,对于顶部9层的偏置核心筒的抗震设计也取得了较好的效果。     

钢框架-混凝土筒体混合结构抗震性能振动台试验研究

钢框架钢筋混凝土筒体结构在高烈度区的抗震性能和地震剪力在钢框架和混凝土筒体之间的分配比例是这种体系抗震性能研究的重点。模型的振动台试验表明,该结构体系的破坏集中于混凝土筒体,钢框架没有出现明显的破坏现象,结构整体的延性较好;而混凝土筒体结构承担了绝大部分的地震剪力。建议在混凝土筒体内预埋尺寸较小的构造用钢柱、钢梁,以改善筒体延性。     

钢框架-钢筋混凝土核心简结构的动力弹塑性分析

基于大型通用有限元软件ABAQUS对一钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的动力弹塑性性能进行了初步研究，研究了这类结构体系在地震作用下的混凝土损伤机制和框架与核心筒之间的剪力分配等，本文的研究成果可为同类研究提供参考。     

Effect of elaborate plastic hinge definition on the pushover analysis of reinforced concrete buildings

Due to its simplicity, lumped plasticity approach is usually used for nonlinear characterization of reinforced concrete (RC) members in pushover analysis. In this approach, the inelastic force deformation of hinges could be defined as either the nonlinear properties suggested in FEMA‐356 and ATC‐40 or defined hinges quantified on the basis of the properties of RC members. However, the nonlinear response of RC structures relies heavily on the inelastic properties of the structural members concentrated in the plastic hinges. To provide a comparative study, this paper attempts to show the results of pushover analyses of RC structures modeled on the basis of the FEMA nonlinear hinges and defined hinges. Following the validation of the adopted models, the force–deformation curves of the defined hinges are determined in a rigorous approach considering the material inelastic behavior, reinforcement details and dimensions of the members. For the case studies, two four‐story and one eight‐story frames are considered in order to represent low‐rise and mid‐rise buildings with different ductility. Nonlinear responses of both models are elaborated in terms of the inter‐story drift, hinging pattern, failure mechanism and the pushover curve. It is confirmed that FEMA hinges underestimate the strength and more importantly the displacement capacity, especially for the frame possessing low ductility. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

结构三维弹塑性分析方法及其在建筑物震害研究中的应用

介绍了作者研究开发的结构三维弹塑性分析方法及其在建筑物震害研究中的应用。采用杆系模型 ,包括梁、柱、墙单元、拉压杆单元、弹簧单元和阻尼单元 ,可建立各种结构计算模型 (质点系模型、平面或空间框架模型 )。对柱和墙单元等压弯杆件 ,采用了“多弹簧模型”和“纤维模型”来考虑变动轴力和双向弯曲荷载之间的耦合作用 ,能够表达压弯杆件在多轴荷载作用下的力学特性 ,从而比较真实地模拟结构弹塑性地震反应。为了表达各种荷载作用下杆件或弹簧的力和变形关系 ,作者开发和引进了多种材料恢复力模型 ,这些恢复力模型模拟了材料的非线性。在结构分析过程中也采用近似方法考虑了几何非线性。采用以上计算模型 ,作者开发了结构三维弹塑性分析计算机程序 ,用于分析遭受地震作用的建筑物 ,其结果与实际的地震破坏吻合较好 ,能够说明结构的破坏机制。     

结构三维弹塑性分析方法及计算机程序CANNY

介绍了作者研究开发的结构三维弹塑性分析方法及其在建筑物震害研究中的应用。采用杆系模型,包括梁,柱,墙单元,拉压杆单元,弹簧单元和阻尼单元,可建立各种结构计算模型（质点系模型,平面或空间框架模型）。对柱和墙单元等压湾杆件,采用了“多弹簧模型”和“纤维模型”来考虑变动轴力和双向弯曲荷载之间的耦合作用,能够表达压弯杆件在多轴荷载作用下的力学特性,从而比较真实地模拟结构弹塑性地震反应。为了表达各种荷载作用下杆件或弹簧的力和变形关系,作者开发和引进了多种恢复力模型,这些恢复力模型模拟了材料的非线性。在结构分析过程中也采用近似方法考虑了几何非线性。采用以上计算模型,作者开发了结构三维弹塑性分析计算机程序CANNY,用于分析遭受地震作用的建筑物,其结果与实际的地震破坏吻合较好,能够说明结构的破坏机制。     

Probabilistic response evaluation for RC flexural members subjected to blast loadings

The probabilistic responses of the maximum displacement and displacement ductility factor for a reinforced concrete (RC) flexural member against potential blast loadings are evaluated through a nonlinear dynamic analysis of its equivalent single-degree-of-freedom (SDOF) system. Monte-Carlo simulation is used in the analysis. Some differences are observed between the actual responses of the RC member and those of the equivalent SDOF system due to the complex behaviours of reinforced concrete structural members under blast conditions. Two non-dimensional indices are defined to quantify the differences and their expressions are generated through a large amount of numerical and statistical analyses. The approach of utilizing the indices into a probabilistic response assessment of RC flexural members accounting for different kinds of uncertainties is illustrated via four numerical examples which are verified through nonlinear dynamic finite element analysis. It is concluded that the probabilistic response of RC flexural members obtained from the developed approach have a similar distribution with those from probabilistic nonlinear finite element analysis.     

高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构抗震性能研究

为研究高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震性能,分别设计了一个10层钢筋混凝土框架结构和屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构模型,进行了地震作用下动力非线性分析。结果表明：屈曲约束钢板墙可显著减小高层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的层间位移,同时在罕遇地震作用下框架中塑性铰的数量也有大幅减少,表现出良好的抗震性能。在此基础上,综合规范对框架结构和框架-抗震墙结构抗震等级和柱轴压比限值的规定,并结合屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的受力特点,提出了高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震设计建议。建议屈曲约束钢板墙的边缘构件按框架结构确定抗震等级和柱的轴压比限值,其他框架部分根据其承担的地震倾覆力矩比例大小,按框架结构或框架-抗震墙结构确定抗震等级和柱的轴压比限值。     

单自由度体系地震残余变形分析及计算

地震残余变形是结构可修复能力的重要指标,准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。基于对不同单自由度(SDOF)体系的弹塑性地震响应的统计分析,研究了不同参数对地震残余变形的影响,其中滞回特性、屈服后刚度、地面峰值加速度(PGA)以及最大弹塑性变形对残余变形的影响较大;同时结合理论分析提出了分别适用于弹塑性Kinematic滞回模型和Takeda滞回模型的残余变形简化计算方法。该方法是以先获得结构的最大弹塑性变形为基础的,能与传统的确定结构最大变形性能的抗震分析方法(Pushover方法)较好地结合。最后,以一钢筋混凝土单柱桥墩为例,详细阐述了所提出的方法进行单自由度体系结构的地震残余变形计算及震后结构性能评估的过程,分析表明基于Takeda模型的结构残余变形的计算结果偏于安全。     

Application of replaceable coupling beams to RC structures

An innovative structural component, replaceable coupling beam (RCB), was developed and used in reinforced concrete (RC) structures to enhance the structural performance. During strong earthquakes, damage may occur in replaceable devices to prevent severe damage in primary structural parts, and the damaged devices could be replaced after earthquake. This paper introduces the theory and design method as well as the application of RCBs to RC structures. First, a practical design procedure for RCBs was proposed. Then, cyclic static tests of the RC shear walls with and without RCBs were conducted. At last, a systematical RCB application to RC structure was introduced, and dynamic analysis for the entire structures was performed. The results indicate that RCB has good seismic performance by concentrating damage in the replaceable devices, while the global responses of the structures with and without RCBs changed slightly. Dynamic properties of the real structure were measured through the ambient vibration test, and the test results further validated the dynamic analysis to some extent. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

不规则高层建筑非对称设置支撑的抗震性能分析

对比分析了一个不规则高层钢筋混凝土框-剪结构和在原结构上非对称设置支撑(单斜杆偏心支撑)后的新结构的抗震性能,比较了它们的自振特性、层间位移、典型构件的内力以及结构在地震作用下的扭转振动情况.结合在高层钢结构中的应用,提出了在不规则高层钢筋混凝土结构中适当地增设支撑,来减小这类结构在地震作用下难以避免的扭转振动效应是一种简单可行、经济适用的方法.     

足尺水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究水泥聚苯模壳(EPSC)格构式混凝土填充墙钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,对一足尺单层EPSC格构式混凝土填充墙RC框架模型进行了振动台试验。试验中考虑了墙体开洞及墙体与RC框架的连接方式,研究了不同强度地震动作用下模型结构的动力特性、加速度反应、位移反应、层间剪力和动应变反应。研究结果表明：连续强震动作用下EPSC裂缝数量较多,部分格构柱水平开裂,而RC框架未发现损伤,EPSC格构式混凝土填充墙RC框架具有良好的抗震性能;模型最大层间位移角仅为1/513,格构式混凝土墙体的存在极大增强了RC框架的抗侧刚度;墙体与RC框架设置不同间距、长度的拉结筋均能提高墙体的平面外稳定性能,可控制墙体与框架协同工作。     

钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

本文以一榀7层的钢筋混凝土框架结构为分析对象,采用SAP2000建立有限元模型,选取非线性Nlink单元来模拟梁和柱两端的塑性角,其中柱铰单元采用纤维PMM铰,梁铰单元设置弯矩铰。分别指定最大层间位移角和最大顶点位移角作为结构地震需求参数,并定义了相应的破坏状态。输入8条地震动记录进行结构地震易损性分析,得到了相应的易损性曲线。该方法可为结构的抗震性能评价提供参考。