巨型框架结构体系地震响应问题的ANSYS分析

采用大型有限元软件ANSYS对巨型框架结构进行了动力时程分析,讨论了不同主次框架刚度比下巨型框架结构的地震响应,计算结果表明,钢筋混凝土巨型框架在地震作用下的侧移曲线为弯剪型;主次框架刚度比对巨型框架弹性地震反应有较大影响;结构的高阶振型对结构反应有一定影响,当与地震波卓越周期相近时可能发生类共振现象。     

巨型框架结构的抗震分析

采用ANSYS有限元程序对巨型框架结构进行了抗震动力时程分析,讨论了巨型框架结构在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。计算结果表明,在几条不同的地震波作用下,巨型框架结构的主、次结构的地震反应是有差异的,就所讨论的巨型框架结构,El-centro地震波对结构的地震影响是最明显的;次框架的地震反应比主框架强烈,在结构抗震设计中不能忽略次框架的抗震问题。计算结果对巨型框架结构的抗震设计有较大的参考价值。     

混凝土巨型框架多功能减振结构地震碰撞问题研究

对地震作用下钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构主次框架发生碰撞时结构的地震反应进行了分析 ,研究了间隙单元动力参数的影响。分析结果表明 ,在主次框架间可能发生碰撞的部位设置缓冲弹簧装置以减小结构地震碰撞的影响是必要的 ;间隙单元动力参数对钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构体系的地震反应有着重要的影响 ,在满足缓冲弹簧装置行程限值的条件下 ,应选择刚度较小的缓冲弹簧装置     

巨型结构的抗震分析

采用ANSYS有限元程序对巨型框架结构、巨型框架隔震结构进行了抗震动力时程分析,讨论了两种结构在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应,其计算结果对于确保巨型框架结构的抗震安全性具有较大的意义,对巨型框架结构的抗震设计有较大的参考价值。     

巨型框架结构的隔震分析

采用ANSYS通用有限元程序建立了巨型框架结构隔震分析的动力计算模型,对巨型框架结构进行了隔震动力时程计算,给出了巨型框架结构隔震后在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。计算结果表明,巨型框架结构在隔震后具有良好的抗震性能,可有效地降低结构的地震响应,计算结果对于确保巨型框架结构的抗震安全性具有较大的意义,同时对选择结构构件截面尺寸,也具有较大的参考价值。     

高层主次结构受力特点及刚度计算方法

近年来,主次结构广泛应用在超高层建筑中,但对其受力特点和刚度形成机制的系统研究却很少。为明确主次结构刚度形成机制、指导主次结构结构设计,通过有限元分析对主次结构受力特点进行研究,给出主次结构抗侧刚度形成机制,并推导主次结构刚度计算方法。以巨型框架结构、主次框架结构、主次框架-单斜撑结构、主次框架-X斜撑结构为研究对象,以构件内力分布特点、变形特性、刚度贡献为重点关注指标。研究结果表明,主次结构在竖向及水平荷载作用下均表现出显著的二级受力特性。水平荷载作用下,主柱沿模块高度呈现弯剪型变形,主次框架-单斜撑、主次框架-X型支撑结构表现出显著的桁架受力特点。次柱轴力沿高度呈周期性分布,次结构传递荷载对主结构变形和内力影响不大,但是其对结构整体刚度贡献不可忽略。分析结果表明,主次结构抗侧刚度关键参数为支撑轴向刚度、主柱轴向刚度、主框架抗剪刚度、次框架抗剪刚度。基于刚度形成机制,给出主次结构刚度简化计算方法,并与有限元方法结果进行对比,验证了刚度形成机制及刚度简化计算方法的有效性。     

高层建筑主次结构力学性能研究

本文以高层建筑主次框架结构体系为研究对象,建立不同数量主框架梁和位置分布的模型,并施加不同的竖向和水平荷载,获得框架结构内力分布特点和变形规律,通过计算发现主次框架节点连接处应力突变最大,不同的主、次框架结构形式对节点应力与变形也有较大影响,主框架和次框架刚度、结构布置多方面因素对建筑抗侧刚度的存在较大影响,由于主框架作用为承重和抗侧,次框架结构变化对整体结构的承重性能不会产生明显影响,但对抗侧刚度影响显著,为工程技术人员选择合理建筑结构提供原始依据。     

巨型框架多功能减振结构的地震反应分析

这里以一种结构方案为算例,建立巨型框架多功能减振结构的动力计算模型,对其进行了动力时程计算,得出巨型框架多功能减振结构在地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。比较巨型框架多功能减振结构和巨型框架抗震结构的动力响应。计算结果表明:巨型框架多功能减振结构具有良好的减振效果,可有效地降低结构的地震响应,是一种较有前途的结构形式。     

钢筋混凝土密肋空腹框架结构地震反应分析

借鉴巨型框架结构的抗震作用机制,提出了内嵌混凝土框格单元的密肋空腹框架结构体系。运用有限元程序对密肋空腹框架结构进行了地震反应分析,研究结构的主要动力特性随框格单元密度变化的规律,并与普通框架结构计算结果进行了比较。分析表明:密肋空腹框格单元可以有效提高框架结构的抗侧刚度和抗扭刚度,满足抗震规范对最大层间位移限值的要求;框格单元密度达到一定程度后结构侧移曲线呈现类似框剪结构的弯剪型特征,结构整体具有"内框格单元-外框架"的分步延性破坏机制,增加了强震下框架结构的安全裕度。     

填充墙对框架结构的刚度效应分析

采用填充墙-框架并联模型分析了填充墙对结构刚度的贡献,填充墙刚度效应对结构自振周期的影响,并对多工况下的框架结构填充墙结构进行了八度多遇地震作用下的时程抗震验算.通过分析认为,填充墙的刚度效应使结构的自振周期减小,填充墙的不当布置使结构在水平地震作用下产生较大的层间位移而出现薄弱层.在结构设计中,有必要根据填充墙实际状况考虑填充墙对结构体系的刚度效应,使框架填充墙结构体系在地震作用下的计算更切合实际.     

巨型框架振动台试验设计

巨型结构体系是适应高层及超高层建筑发展而出现的一种新型结构体系,但目前针对巨型框架结构的相关研究较少,为了较好地研究巨型框架结构的抗震性能,按照我国工程设计规范设计了一个55层39 m×36 m×201 m高超高层巨型钢筋混凝土框架结构(7度设防、Ⅱ类场地),以此作为振动台试验原型结构,设计制作1/25的缩尺整体结构模型进行振动台试验。主要介绍了该试验模型材料的选择、动力相关系数的设计及试验方案的设计,为今后相关类型的试验提供一定的参考。     

巨型框架结构竖向地震作用抗震性能研究

本文对在竖向地震作用下的巨型框架结构采用考虑节点转动的串并联多质点系模型;并对在该模型下建立的动力矩阵用动力凝聚法进行简化,推导了相应的振动微分方程。通过具体算例分析得出了巨型框架结构在竖向地震作用下的一些震害特点。     

含减振子结构的巨型框架结构模型振动台试验研究

在含减振子结构的巨型框架结构(MFVCS)中,通过在部分主、次框架的连接处,即次框架柱底部和主框架梁之间设置隔震支座,从而形成减振子结构。为研究MFVCS的减震效果,设计并制作了一个几何缩尺比为1/25的模型,通过更换最顶部的子结构柱底的支座类型,形成非减振和单减振巨型框架两个结构。通过振动台试验,得到了两结构的动力特性和加速度、位移响应,并对比分析了不同地震动作用下的减震效果。结果表明：试验过程中主体结构损伤轻微;不同地震波作用下加速度和位移峰值减震系数平均值分别为15.1%和12.3%,加速度和位移均方根减震系数平均值均为22.2%;含减振子结构的巨型框架结构具有较明显的减震效果。     

钢筋混凝土巨型框架结构及附单向TMD装置的减震结构振动台试验研究

为了研究钢筋混凝土巨型框架结构体系的抗震性能及其地震作用损伤机理,设计制作1/25的缩尺模型,并设计加工了一套调谐质量阻尼器（TMD）装置安装在模型结构顶部,进行振动台试验,得到结构的动力特性和位移响应,并对比分析了TMD的减震效果。结果表明：当在峰值加速度为0.140g的地震波作用后（相当于原型7度多遇地震）,模型结构处在弹性工作状态,在峰值加速度为0.400g的地震波作用后（相当于原型7度基本烈度）,模型结构出现轻微破坏,在峰值加速度为0.880g的地震波作用后（相当于原型7度罕遇地震）,模型结构出现中等破坏,该原型结构可以满足抗震设计的要求;TMD装置具有较好的减震效果。     

广州天王中心大厦弹塑性地震反应分析

本文对采用巨型框架结构的广州天王中心大厦进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。将整体结构划分为两个子结构,对每一子结构分别采用平面协同模型进行静力弹塑性分析,得到层剪力-层间位移四折线骨架曲线和塑性铰分布。塑性铰分布表明结构符合“强柱弱梁”的原则。将两个子结构用刚性楼板连接,对结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析。计算结果表明,结构能满足大震不倒的设防要求。     

关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论

对当前建筑结构抗震设计中若干原则性问题进行讨论,提出：建筑结构抗震设计不适宜采用概率可靠度方法而更适合采用多安全系数设计方法;应以设防烈度地震即中震的地震动参数进行结构承载力设计,依R-μ-T规律改进设计中的地震作用-延性等级组合;当结构的计算基底剪力不满足规定的最小基底剪力时,可以加大地震作用力,而不应该调整结构的刚度来加大地震反应;比较了巨型框架与普通框架结构的侧向刚度,说明巨型框架的侧向刚度远较普通框架差,不具备承担一定比例地震作用剪力的必要刚度,而应令核心筒承担全部的地震剪力;我国现行规范对结构的层间位移角限值过于严格,分析其主要原因并建议大幅度放宽。     

高宝大厦巨型框筒结构静力弹塑性(Pushover)分析

将结构静力弹塑性分析与地震反应谱结合起来的Pushover方法是一种简单有效的结构抗震能力评定方法,已在我国逐渐得到推广应用.依据该法基本原理,对上海高宝大厦的巨型框筒结构进行罕遇地震下的抗震分析,得到性能点处的层剪力、层间位移角曲线和塑性铰分布.计算结果表明,该结构符合"强柱弱梁"的原则,能满足大震不倒的设防要求.     

Seismic analysis of the world’s tallest building

Taipei 101 (officially known as the Taipei Financial Center) with 101 stories and 508 m height, located in Taipei where earthquakes and strong typhoons are common occurrences, is currently the tallest building in the world. The great height of the building, the special geographic and environmental conditions, not surprisingly, presented one of the greatest challenges for structural engineers. In particular, its dynamic performance under earthquake or wind actions requires intensive research. The structure of the building is a mega-frame system composed of concrete filled steel tube (CFT) columns, steel brace core and belt trusses which are combined to resist vertical and lateral loads. In this study, a shaking table test was conducted to determine the constitutive relationships and finite element types for the CFT columns and steel members for establishing the finite element (FE) model of the tall building. Then, the seismic responses of the super-tall building were numerically investigated. An earthquake spectrum generated for Taipei Basin was adopted to calculate the lateral displacements and distributions of interior column forces. Furthermore, time-history analyses of elastic and inelastic seismic response were carried out using scaled accelerograms representing earthquake events with return periods of 50-year, 100-year, and 950-year, respectively. The computational results indicate that the super-tall building with the mega-frame system possesses substantial reserve strength, and the high-rise structure would satisfy the design requirements under severe seismic events. The output of this study is expected to be of considerable interest and practical use to professionals and researchers involved in the design of super-tall buildings.