建筑结构超限设计探讨

建筑结构超限是指由于建筑设计平面布置及功能设置的要求,设计为平面不规则,竖向不规则和扭转不规则的超出常理的设计体现.本文通过对广州市海珠区新港路珠江侨都居住小区E7-1~4栋的结构分析设计,给出超限高层的一般结构分析设计过程,是平面不规则超限还是竖向不规则超限以及相应的结构构造措施.超限高层一般需进行弹性时程分析以揭示结构是否有薄弱层.     

地铁车辆段上盖物业开发工程结构分析及设计

以郑州轨道交通5号线车辆段上盖开发工程中带转换超限高层结构为例,对工程结构体系超限情况进行统计,并进行结构计算及分析论证,提出了结构超限设计对策,以期为类似工程提供参考.     

上海市超限高层建筑工程的若干问题研究

近年来,上海市超限高层建筑工程大量涌现.这些超限高层建筑在抗震设计方面往往存在问题.首先介绍超限高层建筑工程的定义,并根据定义对上海市124项超限高层建筑工程的超限情况进行汇总分析;然后阐述超限高层建筑结构计算与结果分析的要求;最后对超限高层建筑的设计要点进行研究和总结.     

超限高层建筑结构的判别界限及建议

超限高层建筑结构由于在某一方面或多个方面超出了现行规范的适用范围,因而不能完全套用现行规范进行抗震设计,必须采取比规范更严格、有效的技术措施,才能保证其抗震安全.对超限高层建筑的超限类型、超限程度的准确判别,是进行超限高层结构抗震设计、确保抗震安全的前提条件.今结合《超限审查要点》和现行标准、规范,分别对结构高度超限、结构布置规则性超限、结构类型超限、大跨空间结构超限等不同超限类型的判别界限进行探讨并提出相关建议.     

某超限高层酒店弹塑性时程分析

某超限高层酒店塔楼采用了框架-核心筒结构体系,大屋面结构高度为193.5m,属于B级高度超限高层建筑.以此超限高层建筑为研究对象,通过MIDAS Building软件对其进行动力弹塑性时程模拟,分析了罕遇地震下的结构响应、剪力墙的应变等级和框架的塑性铰分布,并对钢管混凝土叠合柱进行补充计算.结果表明,该超限高层建筑满足...     

某超限高层办公楼结构设计

某超限高层办公楼采用钢管混凝土叠合柱框架·钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架结构体系.地处较高烈度区的Ⅳ类场地,存在高度超限、构件间断、承载力突变、局部穿层柱等不规则项,属于超限高层建筑.结构设计过程中进行了小震弹性分析和大震动力弹塑性分析,针对结构的薄弱部位采取了一系列有效的加强措施.采用基于性能的设计方法进行结构抗震设计,...     

某超限高层的抗震性能分析

针对广西某超限高层进行了抗震性能的计算分析,讨论了超限高层抗震设计计算分析中需注意的方面,并对结构进行了补充弹性动力时程分析,结果显示,该结构在竖向虽然有大开洞,但无明显薄弱层,结构抗震性能满足规范要求.     

多层建筑的超限结构设计

结合1号康养酒店工程实例,对多层建筑的超限设计进行了系统的介绍,对建筑设计进行不规则分析、对设计中薄弱环节采取结构抗震加强措施、对超限结构进行补充计算及分析论证,为今后类似工程设计提供了解决的方法.     

多层建筑的超限结构设计

结合1号康养酒店工程实例,对多层建筑的超限设计进行了系统的介绍,对建筑设计进行不规则分析、对设计中薄弱环节采取结构抗震加强措施、对超限结构进行补充计算及分析论证,为今后类似工程设计提供了解决的方法.     

南京湖南路B地块B-1#塔楼结构抗震设计

南京湖南路B地块B-1#塔楼为B级高度的超限高层.本文介绍了该项目的结构布置与结构超限情况;根据结构超限内容,设定了合理的抗震性能设计目标;采用两种软件对结构进行多遇地震的弹性计算及弹性时程分析,对结构的关键构件以及耗能构件进行设防地震与罕遇地震的性能化计算分析,并对结构进行了PERFORM-3D非线性在罕遇地震作用下...     

深圳宝城超限高层结构抗震性能研究

深圳宝城1#楼为高层商住楼,采用框支剪力墙结构体系,由于平面凹凸不规则、扭转不规则及竖向构件间断,属于超限高层结构。采用PKPM和ETABS软件进行多遇地震和设防地震的弹性计算,采用MIDAS软件进行罕遇地震静力弹塑性分析。对剪力墙竖向不连续和转换层楼板进行重点分析;对整个结构的薄弱部位,通过提高剪力墙抗弯承载力和延性来改善结构抗震性能。综合分析结果,提出了超限设计措施,并有针对性地采取了构造加强措施。     

某百米级高层隔震结构风致效应研究

现行规范采用静力设计的方法可能对高层隔震结构的风致效应考虑不足,为此深入研究了高层隔震结构抗风设计与风致效应,结合现行规范提出高层隔震结构风致效应分析框架,并针对中国某百米级实际工程隔震结构展开风致效应的分析与评估。结果表明:现行规范采用等效静力的计算方式低估了高层隔震结构实际所受的脉动风作用,通过风荷载时程分析发现,隔震层X、Y向的水平剪力相比风荷载标准值作用分别增加了23.8%和27.7%,但从设计的角度出发,现行规范取1.4的分项系数能满足隔震层抗风稳定性的要求; 在10年一遇风荷载作用下,高层隔震结构顶部存在舒适度的问题,最大风振加速度达到16.2 cm?m^-2,超出规范限值8%; 在1年一遇风荷载作用下,高层隔震结构顶部的最大风振加速度达到7.6 cm?m^-2,其居住舒适性更难以满足,高层隔震结构的舒适度问题在今后的抗风设计中应予以重视; 提出的分析框架能较系统和全面地反映高层隔震结构风致效应,可为现行规范提供理论参考依据。     

Study on seismic performance of a super‐tall steel–concrete hybrid structure

Many steel–concrete hybrid buildings have been built in China. The seismic performance of such hybrid system is much more complicated than that of steel structure or reinforced concrete (RC) structure. A steel–concrete hybrid frame‐tube super‐tall building structure with new type of shear walls to be built in a district of seismic intensity 8 in China was studied for its structural complexity and irregularity. Both model test and numerical simulation were applied to obtain the detailed knowledge of seismic performance for this structure. First, a 1/30 scaled model structure was tested on the shaking table under different levels of earthquakes. The failure process and mechanism of the model structure are presented here. Nonlinear time‐history analysis of the prototype structure was then conducted by using the software PERFORM‐3D. The dynamic characteristics, inter‐story drift ratios and energy dissipation conditions are introduced. On the basis of the comparison between the deformation demand and capacity of main structural components at individual performance level under different earthquake level, the seismic performance at the member level was also evaluated. Despite the structural complexity and code‐exceeding height, both experimental and analytical results indicate that the overall seismic performance of the structure meet the requirements of the Chinese design code. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素,会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减,使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构。以一栋按我国规范设计的RC框架结构为研究对象,分别建立了未锈蚀和锈蚀结构的非线性有限元模型并进行了模型验证。分别采用云图法和条带法计算得到了钢筋混凝土结构在未锈蚀和锈蚀两种工况下的地震易损性曲线和函数参数,对锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析的特殊性及其对地震易损性分析结果的影响进行了分析。分析结果表明：不考虑钢筋锈蚀引起的结构自振周期延长会错误估计锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性水平。采用云图法分析锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性会出现锈蚀结构的极限状态失效概率低于未锈蚀结构的情况。而条带法比云图法可以更好地反映钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构地震易损性的影响。忽略钢筋锈蚀引起的结构抗震能力衰减会低估锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性水平,建议在锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析中采用基于Pushover的极限状态定义方法。     

基于机器学习的钢筋混凝土柱失效模式两阶段判别方法增强出版（附加材料可在文章详情页“评审附件”下载）

钢筋混凝土柱在侧向地震力作用下具有弯曲、剪切和弯剪三种失效模式。不同的失效模式下钢筋混凝土柱具有不同的地震损伤特征。因此,准确地判别钢筋混凝土柱的失效模式对于准确评估钢筋混凝土结构的抗震性能具有重要意义。利用已有的钢筋混凝土柱滞回加载试验数据,采用机器学习方法,提出了一种钢筋混凝土柱失效模式两阶段判别方法。其中,第一阶段以钢筋混凝土柱的基本设计参数为输入变量,采用机器学习中的回归算法,建立钢筋混凝土柱的受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形预测模型。第二阶段以钢筋混凝土柱的受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形作为输入变量,采用机器学习中的分类算法,对钢筋混凝土柱的失效模式进行自动判别,实现了准确判别钢筋混凝土柱失效模式的目的。研究结果表明：极端随机树、AdaBoost、随机森林和梯度提升算法分别对受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形的预测效果最佳;极端随机树、梯度提升算法和最近邻居法分别对弯曲失效、剪切失效和弯剪失效具有最佳的分类效果;相比已有的钢筋混凝土柱失效模式分类方法,提出的两阶段分类方法具有与真实失效模式最为接近的分类结果,分类精度可以达到96%。     

Seismic fragility analysis of reinforced concrete structures considering reinforcement corrosion

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素，会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减，使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构。以一栋按我国规范设计的RC框架结构为研究对象，分别建立了未锈蚀和锈蚀结构的非线性有限元模型并进行了模型验证。分别采用云图法和条带法计算得到了钢筋混凝土结构在未锈蚀和锈蚀两种工况下的地震易损性曲线和函数参数，对锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析的特殊性及其对地震易损性分析结果的影响进行了分析。分析结果表明：不考虑钢筋锈蚀引起的结构自振周期延长会错误估计锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性水平。采用云图法分析锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性会出现锈蚀结构的极限状态失效概率低于未锈蚀结构的情况。而条带法比云图法可以更好地反映钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构地震易损性的影响。忽略钢筋锈蚀引起的结构抗震能力衰减会低估锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性水平，建议在锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析中采用基于Pushover的极限状态定义方法。     

A machine-learning-based two-step method for failure mode classification of reinforced concrete columns

钢筋混凝土柱在侧向地震力作用下具有弯曲、剪切和弯剪三种失效模式。不同的失效模式下钢筋混凝土柱具有不同的地震损伤特征。因此，准确地判别钢筋混凝土柱的失效模式对于准确评估钢筋混凝土结构的抗震性能具有重要意义。利用已有的钢筋混凝土柱滞回加载试验数据，采用机器学习方法，提出了一种钢筋混凝土柱失效模式两阶段判别方法。其中，第一阶段以钢筋混凝土柱的基本设计参数为输入变量，采用机器学习中的回归算法，建立钢筋混凝土柱的受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形预测模型。第二阶段以钢筋混凝土柱的受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形作为输入变量，采用机器学习中的分类算法，对钢筋混凝土柱的失效模式进行自动判别，实现了准确判别钢筋混凝土柱失效模式的目的。研究结果表明：极端随机树、AdaBoost、随机森林和梯度提升算法分别对受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形的预测效果最佳；极端随机树、梯度提升算法和最近邻居法分别对弯曲失效、剪切失效和弯剪失效具有最佳的分类效果；相比已有的钢筋混凝土柱失效模式分类方法，提出的两阶段分类方法具有与真实失效模式最为接近的分类结果，分类精度可以达到96%。     

天津环渤海大饭店超限结构抗震优化设计

天津环渤海大饭店主楼高188.4m,采用带加强层的混合框架-核心筒结构体系。基于初始设计方案在选定的地震波下的大震弹塑性时程分析结果中出现的结构层间位移角超限、部分墙体损伤集中且较大等问题,进行了三次有针对性的结构方案调整。重点研究了核心筒墙体开洞、加强层刚度调整等措施对结构整体位移和关键构件损伤方面的影响,以及大震弹塑性时程分析方法在结构抗震优化设计过程中的应用,同时对比了有限元计算中核心筒墙体与框架梁之间采用铰接或刚接对整体结构刚度和位移的影响。最终在较为经济的条件下使结构在整体指标和构件性能两方面均达到了"大震不倒"的抗震设防目标。     

Nonlinear response and reliability analysis of tunnels under strong earthquakes

The damages of tunnels under earthquakes showed that soil–rock deposits around a tunnel have significant effects on its response to earthquake excitations, caused by the spatial variability and correlation of the soil properties, which may properly be modelled as a random field. This paper studied these effects through modelling the surrounding soil as a random field on the response of a tunnel and made some comparisons with the corresponding deterministic analysis. A two-dimensional finite element model of the tunnel-soil system was examined, and the corresponding random field was simulated by the spectral representation method. The results revealed that the corners of the tunnel are the critical locations for the axial force and bending moment. The comparisons showed that the results of the deterministic analysis usually yield higher results than the corresponding random field results. The reliabilities of a tunnel for two limit-state functions were considered: one is defined as exceeding the design limit according to the Chinese design code, whereas the other is exceeding the ultimate strength of the reinforced concrete tunnel lining. The equivalent extreme events were formulated for the respective limit-state functions, from which the tunnel system reliability can be evaluated. The probability density evolution method was used to calculate the stochastic response and reliability of the tunnel under a strong earthquake.     

地震区选错结构设计方案的若干情况及防止方法

地震区有些工程因错误选用结构方案，比如超出规范规定的适用范围，选用规范中没有的结构形式，选用不合理的结构方案等，造成浪费和安全隐患，为此采用的对策是认真执行规范，掌握正确的设计原则等。