厦门新机场结构耗能减震设计研究

结合厦门新机场航站楼指廊工程,研究在复杂框架结构中,通过采用防屈曲支撑减震设计方案来满足结构的抗震性能目标的方法。介绍了本工程的结构体系特点、采用防屈曲支撑的必要性以及防屈曲支撑框架的设计方法。防屈曲支撑框架结构的设计包括构件设计和防屈曲支撑框架结构整体抗震性能分析两大部分内容。作为消能减震构件,防屈曲支撑既能在弹性阶段为主体结构提供抗侧刚度,又能在中震、大震阶段通过自身的滞回耗能为主体结构提供附加阻尼比,减小地震能量。从小震、中震和大震三个阶段,深入分析了防屈曲支撑框架的抗震性能,验证了防屈曲支撑在复杂框架结构中良好的减震效果。     

昆明国家开发银行大楼混合减震分析

昆明开发银行办公楼处于高烈度区,且建筑平面为"凹"形,对结构抗震不利,钢框架及钢框架—支撑结构体系不能满足设计要求。为改善结构的抗震性能,采用了钢框架+防屈曲耗能支撑+黏滞阻尼器的混合减震结构体系,实现了各地震作用下设定的抗震设计性能目标。该混合减震结构的减震特点是在小震时,防屈曲支撑处于弹性变形阶段,以黏滞阻尼器耗能为主;在中震时,部分防屈曲耗能支撑开始耗能,黏滞阻尼器的阻尼力仍随速度增长而变大,黏滞阻尼器与防屈曲耗能支撑都对结构进行耗能减震;在大震时,大部分防屈曲耗能支撑发挥耗能作用,形成饱满的耗能滞回曲线,对结构的整体耗能占主导作用。     

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。     

某9度区高层建筑消能减震设计及经济性分析

某高层结构位于9度区,建筑高度52.4m,采用框架-核心筒结构。根据SATWE软件小震弹性计算可知,若不采用任何消能减震技术难以满足抗震规范关于层间位移等抗震性能指标的要求,或会造成构件截面过大,影响建筑功能。因此,在结构外围每层分别各布置了4~6道屈曲约束支撑后再进行小震弹性设计,同时对结构构件截面进行优化,结果能满足规范要求。再采用ETABS分别对带屈曲约束支撑优化后结构及原结构进行了中、大震下的弹塑性时程分析,得到优化后结构在中、大震下具有与原结构相当的性能。分别框算了带屈曲约束支撑优化后的结构与原结构的直接工程费用,可知带屈曲约束支撑优化后结构直接造价略低于原结构,具有很好的经济性能。综上研究结果表明,在高烈度区,采用屈曲约束支撑等消能减震技术可以帮助结构经济有效地满足各阶段的抗震性能要求。     

某高烈度区软弱土场地减震结构优化设计

在高烈度地区,通常采用减震技术减小主体结构的地震响应。针对本工程软弱土场地的特点,通过试算两种结构方案的减震效率进行比选,最终采用耗能型屈曲约束支撑作为本工程的减震构件,屈曲约束支撑性能目标设定为小震下保持弹性提供抗侧移刚度,大震下核心区屈曲提供耗能。屈曲约束支撑采用跃层交叉布置的形式,传力直接,减小了节点板数量。对该结构进行快速非线性时程分析,验证了小震下支撑处于弹性阶段,有效提供了抗侧移刚度。对该结构进行大震下弹塑性时程分析,结果表明该结构减震率达到当地政策要求,耗能构件与子结构达到预期的性能目标。针对受力较大的耗能子结构框架,配筋时采用四级钢加强框架的抗震性能。     

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区结构设计

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区结构体系采用巨型钢框架,存在结构扭转不规则、楼板缺失、大悬挑、竖向构件间断及钢桁架平台为重载大跨钢结构等不规则情况和设计难点。设计中采用基于性能的抗震设计方法,根据构件的重要程度采用不同的性能目标。4个巨型框架柱为支撑框架结构,其支撑采用屈曲约束支撑,使结构在大震作用下形成良好的屈服机制和耗能能力。对结构进行小震反应谱法弹性分析、弹性时程分析、中震弹性分析以及大震弹塑性分析。结果表明,结构整体和构件的抗震性能均能达到设计的预期目标;巨型钢框架结构体系较好地适应了本工程的实际情况,可供类似项目在选择结构体系时参考。     

屈曲约束支撑在某装配式项目中的应用研究

屈曲约束支撑在装配式结构中的应用是装配式结构抗震设计的一种新思路。以某带屈曲约束支撑的装配式整体混凝土框架结构的商务酒店为例,结合带屈曲约束支撑的消能减震技术,从抗震指标、经济性及工业化预制效率、建筑功能等多方面进行结构体系对比。采用MIDAS Gen软件对带屈曲约束支撑的装配式框架结构进行大震作用下抗震性能分析,并结合预制构件间的连接和屈曲约束支撑安装施工精度等因素,采用节点核心区预制的方案,随后对节点及构件接缝进行大震作用验算,计算结果满足规范要求。将屈曲约束支撑的消能减震技术和装配式结构结合,为提高装配式结构的抗震性能提供一种有效的技术选择。     

高烈度区超限结构减震效果及子结构性能分析

为确保阻尼器在中大震作用下有效发挥耗能作用,结构减震设计时应对结构及阻尼器进行抗震性能分析。针对高烈度区的某高度超限的框架结构,设置屈曲约束支撑(BRB)进行减震分析,明确整体结构及消能子结构的构件在不同地震水准下的性能状态,同时分析BRB受力性能及其减震效果。分析表明:高烈度区框架结构采用减震方案后结构层间位移角能够满足规范限值要求;小震作用下BRB处于弹性状态并增大了结构刚度,中大震作用下BRB减震效果明显,结构及其构件满足预定性能目标要求;为确保阻尼器在中大震作用下有效发挥耗能作用,保护主体结构抗震安全,减震子结构中部分梁柱应采取设置钢骨或增大配筋的加强措施。上述研究可为基于抗震性能分析的减震结构全过程分析与设计提供依据。     

某钢筋混凝土框架-防屈曲支撑结构体系的设计方法及抗震性能分析

根据现行工程设计规范研究了钢筋混凝土框架-防屈曲支撑结构体系的设计方法,与普通支撑相比,防屈曲支撑在中、大震时进入屈服耗能状态,仍为结构主要抗侧力构件,并为结构提供附加阻尼比,可不必进行框架结构和支撑框架结构地震力包络设计。通过某工程实例对钢筋混凝土框架+防屈曲支撑结构体系进行了分析,结果表明:原框架结构在加支撑后承受地震剪力有所增大,但由于有支撑的加入,原框架柱部分承担的剪力反而有所降低,X向框架柱剪力降低到52%,Y向框架柱剪力降低到51%,与普通支撑-框架相比,柱配筋将有大幅的下降;结构在中震作用下防屈曲支撑少量屈服,附加阻尼比约为0.8%,主体结构基本处于弹性状态;大震作用下防屈曲支撑均进入屈服耗能状态,附加阻尼比约达到3.6%,部分梁屈服,柱子少量屈服,可以达到保证生命安全的设防目标。     

天津某商业建筑屈曲约束支撑设计分析

天津市某商业框架采用48个屈曲约束支撑进行消能减震设计,分别采用SATWE和Perform 3D软件进行小震和中、大震分析。小震分析表明,减震结构层间位移角及框架配筋显著减小,实现“小震不坏”的目标要求。中、大震作用下,屈曲约束支撑进入屈服耗能状态,同时提供附加阻尼,能够保护主体结构抗震性能。大震分析表明,结构位移角及屈服机制满足要求,达到“大震不倒”的目标要求。     

加固工程中防屈曲耗能支撑的弹塑性分析

某栋6层钢筋混凝土框架结构,因进行1层轻钢加层后未满足抗震性能要求,需要采用防屈曲耗能支撑进行减震加固。利用有限元软件SAP 2000分别对原结构及加固后的结构进行弹塑性分析,从结果可知:在弹性阶段,防屈曲耗能支撑提供有效的侧向刚度,改善结构抗扭转性能,控制层间位移;在塑性阶段,防屈曲耗能支撑能发挥减震耗能性能,成为结构抗震消能的第一道防线。     

基于ANSYS约束屈曲支撑框架结构分析

传统的耗能支撑框架结构具有较好的经济性,但是,在中震和强震时,支撑会发生受压屈曲。利用ANSYS模拟约束屈曲支撑框架在地震作用下的结构响应,采用理想弹塑性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,分别在中震烈度和大震烈度下,对一般框架结构和约束屈曲支撑框架结构进行非线性时程分析,得到结构响应。分析结果表明,约束屈曲支撑结构减震效果良好。     

BRB减震技术在某火电厂主厂房中的应用研究

防屈曲支撑(BRB)作为一种金属屈服耗能支撑构件,克服了普通支撑受压屈曲的缺点,在地震中具有良好的耗能能力和延性。为了研究防屈曲支撑某大型火力发电厂结构中的减震效果,本文采用大型通用有限元软件ABAQUS对设置防屈曲支撑和未设防屈曲支撑的主厂房结构进行了罕遇地震作用下的对比分析,分析结果表明:设置防屈曲支撑以后,构件的损伤程度明显减轻,主厂房结构的抗震性能显著提高,各类构件的抗震性能均满足设计要求,整体结构能够满足规范"大震不倒"的要求。     

防屈曲支撑在高层混凝土框架结构抗震加固中的应用

某十层的纯框架结构建筑检测结果表明,其弹性层间变形和弹塑性层间变形均不满足现行规范要求。采用防屈曲支撑对该结构进行了抗震加固设计,并基于SATWE软件分析了其小震下的结构性能。利用SAP2000软件,基于Pushover分析方法进行了抗震性能分析。由分析结果得知,防屈曲支撑增加了结构的抗侧刚度,增强了结构延性,改善了原结构薄弱层的抗震承载力。经防屈曲支撑加固后的结构,其变形特性仍与原框架结构类似。对实际工程所采用的防屈曲支撑进行了抗震性能抽检试验,结果表明,构件力学性能与设计数据吻合良好。防屈曲支撑技术用于高层框架结构的抗震加固具有良好的技术优势。     

防屈曲支撑-钢筋混凝土框架减震结构的分析与设计

甘肃兰州某医院项目,其11层主楼采用防屈曲支撑-钢筋混凝土框架减震结构,通过与传统抗震设计采用的框架-抗震墙结构相比较,对两种结构的自重、构件截面、动力特性、层间剪力、结构侧移、抗震性能等进行对比与分析;结果表明,采用减震设计后,结构构件截面减小、结构自重减轻、地震作用降低、结构抗震性能目标提高。同时,建议性地提出一般减震项目的结构设计流程以及规范对防屈曲支撑性能要求的一些计算方法。     

高烈度区屈曲约束支撑钢框架设计与分析

随着装配式及消能减震技术的推广,附加消能减震技术的钢结构将会得到更大的发展空间。工程采用了屈曲约束中心支撑钢框架结构,并进行了构件性能化、小震弹性及大震弹塑性设计计算。由结果可知,通过性能化设计,屈曲约束支撑在小震下为结构主体提供了足够的刚度,大震下支撑屈服充分发挥了耗能作用,减震作用明显。文中对选用支撑产品抽检的实验参数提出了明确的要求,保证了屈曲约束支撑在大震下的变形能力,并在此基础上合理选择了支撑芯材材料,对类似项目起到一定的借鉴意义。     

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析

以实际工程为例,分析了带屈曲约束支撑的现浇钢筋混凝土框架结构的抗震性能。利用SAP2000对屈曲约束支撑框架结构进行小震弹性及大震弹塑性分析,其中大震弹塑性分析分别采用了时程分析方法和Pushover分析方法。通过大震弹塑性分析结果的整理,了解结构构件在大震下的结构表现,从而掌握整个结构的抗震性能。     

昆明某超高层公寓建筑钢结构减震设计

某超高层建筑结构高度为299.8m,位于8度地震高烈度区,采用钢框架-钢支撑筒体系。介绍了该高层建筑的减震结构体系、地基基础和钢柱脚节点设计。为改善结构的抗震性能,采用了防屈曲支撑和钢连梁作为耗能构件。采用了PERFORM-3D软件分别对减震模型和非减震模型进行了罕遇地震下弹塑性时程分析。结果表明,防屈曲支撑既起到了耗能作用,又维持了支撑筒内各支撑框架的刚度(相对于普通支撑),有利于发挥钢连梁的耗能作用;罕遇地震下消能构件耗散了大量能量,减轻了主体结构的损伤,达到了预期的抗震性能设计目标。     

钢框架-防屈曲钢板剪力墙在装配式钢住宅中的应用

首钢钢结构住宅是一个高层钢结构建筑,高64. 4m,地上22层、地下2层。从抗震性能、建筑使用功能和经济性角度出发,对钢框架结构、钢框架-偏心支撑结构、钢框架-钢板组合剪力墙结构和钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构方案进行对比分析,最终选择钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构作为结构设计方案。针对建筑使用功能和建筑外立面要求并结合钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构特点进行结构布置,对钢框架-防屈曲钢板剪力墙节点进行设计。最后通过钢框架施工阶段计算、钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构小震弹性计算和钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构大震弹塑性计算可知,该结构体系有足够安全度,可以满足抗震设计的要求。本工程钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构住宅的设计理念可为类似结构设计提供参考。     

汶川青少年活动中心结构设计

汶川青少年活动中心为团中央援建的地震灾后重建项目，采用带防屈曲支撑的框架结构体系。本文简要介绍了该结构工程的基础设计、结构体系、结构整体设计指标，并对结果进行分析。对防屈曲支撑框架结构进行了抗震分析，并讨论了在罕遇地震作用下结构的地震响应。对整体结构及关键构件设计提出了基于性能的抗震设计思路及具体分析方法，主要抗侧力构件满足中震不屈服设计目标，并对结构的重点部位给出了抗震加强措施。