某复杂结构超限高层建筑分析与设计

天津市北辰区盛景酒店地下1层,地上7层,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系;是具有扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续及侧向刚度不规则等项的超限高层建筑。工程采用3种软件进行小震下反应谱分析。计算结果表明,结构的周期比、剪重比、层间位移角等均满足规范要求。在反应谱分析的基础上,采用PKPM软件对结构进行了弹性时程反应分析,结果显示,弹性时程分析结果的平均值基本都小于反应谱分析的结果。在小震分析的基础上,选取了几个关键结构构件进行了中震不屈服校核,结果显示,构件能够满足中震不屈服的性能目标;同时采用PUSH程序对其进行大震下的静力弹塑性分析。     

某不规则超限高层建筑弹塑性地震反应分析

高层建筑的弹塑性抗震分析方法主要有反应谱法、静力弹塑性分析法和时程分析法,时程分析法比前两者有更强的适用性。以某竖向不规则超限高层建筑结构为例,采用ANSYS软件建立精细化的三维分析模型,进行动力弹塑性时程分析,研究整体结构在强震作用下的动力响应和关键构件损伤发展情况。分析结果表明,罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角在规范限值内,核心筒体属结构薄弱部位,连体层上下部位的楼层成为塑性集中的区域。钢管混凝土柱、连体层楼板及裙房屋面的大跨桁架结构在大震作用下表现为弹性。总体来说,结构具有好的抗震性能,满足规范"大震不倒"的要求。     

多层大悬挑钢结构体系静力与抗震性能设计

内蒙古伊旗全民健身体育中心主体结构采用下部收进、上部多层大悬挑结构,体系的竖向刚度明显不规则,使得结构体系在静力及罕遇地震作用下弹塑性性能成为结构体系安全控制的关键因素。首先对主体结构进行静力弹塑性分析,选取性能目标对不同方案进行对比,优化选择了带外斜交网格结构的多层大悬挑结构体系。随后分别采用振型分解反应谱法、弹性动力时程分析法和弹塑性动力时程分析方法对该结构体系进行了抗震性能分析,重点对结构的不规则性、结构安全性、大震下弹塑性性能及抗倒塌性能进行分析。分析表明,按选定性能目标优化得到的结构体系经济合理,实现了多层大悬挑结构在静力及地震作用下性能安全的设计目标。     

某超限高层酒店结构设计与分析

某高层酒店建筑属于平面不规则超限结构。根据结构的复杂情况和构件重要程度对结构超限情况进行了判别。采用性能化设计方法,确定了各类构件在不同水准地震作用下的性能目标。对结构进行了小震作用下多模型对比分析、弹性时程分析、中震不屈服、中震弹性及大震不屈服等计算分析。补充了静力弹塑性分析、楼板应力分析和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。通过计算和设计措施,使结构满足规范要求并具有良好的抗震性能。     

钢-混混合结构工业厂房地震作用下动力响应分析

为研究钢-混混合结构工业厂房的地震反应,采用有限元软件SAP 2000对一实际工程案例进行模拟分析,完成了模态分析、反应谱分析、弹性时程分析和弹塑性时程分析.结果表明:该结构的周期比小于0.9;在多遇和罕遇地震作用下,振型分解反应谱和弹性时程分析下的最大弹性层间位移角为1/717,弹塑性时程分析下顶层位移角为1/81,...     

北京A380机库结构地震反应分析

为检验位于首都机场的北京A380机库结构在地震作用下的安全性,采用振型分解反应谱法和弹性时程分析法计算该结构小震作用下的反应,采用基于静力弹塑性分析的能力谱法及动力弹塑性分析法计算该结构大震作用下的反应.结果表明:小震作用下,机库屋盖三层网架结构的中弦杆件受地震影响较大,三维地震作用下屋盖网架结构绝大多数杆件的内力大于单向地震作用下的内力,屋盖结构的水平地震反应大于竖向地震反应;大震作用下,支承屋盖结构的柱顶最大位移角远小于其限值,塑性铰主要分布在机库后墙x=122 m、x=230 m附近及大门开启边跨中的钢筋混凝土柱两侧的网架下弦杆件,钢筋混凝土柱刚进入屈服,结构整体刚度没有明显下降,结构整体尚未达到最大承载能力.北京A380机库结构设计达到预定的抗震设防性能目标.     

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼消能减震分析与设计

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼采用框架-剪力墙结构体系,按8度0.20g进行设计.为降低地震输入响应,减小结构最大层间位移角,提高其抗震性能并满足结构减震目标,采用消能减震技术——黏滞阻尼器(VFD).采用YJK软件进行振型分解反应谱计算,ETABS振型分解反应谱(补充复核)、弹性时程和弹塑性时程分析计算;并将减震及非减震结构的结果进行对比分析.结果 显示,采用该消能减震技术后,多遇地震作用下结构基底剪力和层间位移角的减震效果显著,满足结构既定附加等效阻尼比要求;时程法结构基底剪力减震率远高于反应谱法结构基底剪力减震率;罕遇地震作用下结构减震效果良好,弹塑性层间位移角满足规范及既定性能目标要求.     

文安某文化艺术中心结构设计

介绍了文安某文化艺术中心的结构设计,该建筑平面和立面均较为复杂,且结构超长。结构存在扭转位移比超限、楼板开大洞、局部跃层柱等不规则项。通过温度应力分析以及构造措施解决建筑物超长问题。采用盈建科(YJK)和PMSAP两种软件进行了小震下的弹性计算。计算结果表明,结构的周期比、层间位移角等指标均满足规范要求。对结构关键部位采用抗震性能化设计,并对结构进行了小震弹性时程分析及大震静力弹塑性时程分析。综合多种分析表明,整体结构各项设计指标满足规范要求,不规则性问题得到合理处置,结构抗震性能良好,体系安全可行。     

某平面不规则结构弹塑性时程分析

某框架—剪力墙结构位于8度抗震设防区域,其平面投影形状为折带形,属于高烈度下的平面不规则结构。采用NosaCAD有限元程序建立整体结构分析模型,通过8度多遇和8度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,计算结构的变形和破坏,研究结构在大震作用下的塑性发展机理。计算结果表明,多遇地震下,结构构件未出现损坏;罕遇地震下,塑性铰首先出现在框架梁、柱上,极少数剪力墙底部出现压碎。结构最大层间位移角1/103满足规范的限值要求。构件破坏顺序及分布有利于耗散地震能量。结构可以满足"小震不坏、大震不倒"的设防要求。     

某山地住宅结构设计及超限分析

文章论述了某山地住宅的高层结构体系、主要设计参数和结构超限情况,并提出了抗震性能化的设计目标。针对结构超限状况,本工程进行了多遇地震作用下（小震）弹性分析（包括振型分解反应谱法和弹性时程分析法）、设防地震作用下（中震）的等效弹性分析、罕遇地震作用下（大震）的等效弹性与弹塑性时程分析。本工程还补充了中震和大震作用下的楼板应力分析。通过进行各项分析验算,保障了超限结构的抗震性能。     

高层钢结构弹塑性抗震分析静动力综合法

现有的高层建筑结构罕遇地震分析方法可以归结为两大类,弹塑性动力时程分析方法和静力弹塑性分析方法。这两类方法各有其优点和不足。将动力和静力弹塑性分析方法结合起来,发挥各自的优势是改进高层建筑结构罕遇地震分析方法的一种思路。本文提出了一种可以应用于高阶振型和扭转效应不可忽略的高层钢结构罕遇地震分析方法———静动力综合法。该方法结合了动力弹塑性时程分析、高层建筑结构等效弹塑性层模型和静力推覆分析方法的优点。通过算例分析验证了静动力综合法的合理性和适用性,以及静力弹塑性分析方法在三维非对称结构中应用的可行性。     

框架结构静力弹塑性分析方法与非线性动力分析方法的对比

介绍了静力弹塑性(Pushover)和非线性动力基本分析方法和原理,为了探讨两种方法下结构分析的差异,对一按现行抗震规范设计的8层钢筋混凝土结构进行了3条地震波作用下的时程分析和5种侧向加载方式的静力弹塑性分析。通过结果的比较,提出对现行规范反应谱中长周期结构罕遇地震作用取值修改的建议。修改后,由两种方法分析所得到的结构在大震下的顶点位移、基底剪力、楼层位移和层间位移等结构反应非常接近。     

An adaptive numerical scheme based on the Craig–Bampton method for the dynamic analysis of tall buildings

A new numerical scheme is proposed to perform a nonlinear dynamic analysis for tall buildings. The structural components (beams and columns) of tall buildings gradually enter the inelastic phase under strong seismic excitation. Because the distribution of nonlinear components is initially unknown due to the randomness of earthquake inputs, a group of linear and nonlinear substructures are automatically figured out during the time‐history analysis of a structure. Then a modified Craig–Bampton method is proposed to condense the DOFs of the linear substructures in modal coordinates at each time step while keeping the governing equation of the nonlinear substructure in physical coordinates. The dominant modes of the linear substructures are selected to capture the main dynamic characteristics of the structure. The time step integration analysis is used to solve the governing equation of the structures in hybrid coordinates. A 20‐story building is employed as the numerical simulation test to validate the feasibility and effectiveness of the proposed numerical scheme. This scheme provides a new method for the nonlinear dynamic analysis of tall buildings with acceptable simulation accuracy and high computational efficiency.     

竖向不规则多层轻钢结构强震倒塌预测的细胞自动机与相关向量机联合法

为提高竖向不规则多层轻钢龙骨复合剪力墙结构强震倒塌预测精度，对已有细胞自动机(cellular automata，CA)方法进行改进。通过增加邻居细胞数目，采用结构归一化Pushover分析后的层间位移定义细胞状态值。在此基础上，采用相关向量机(relevance vector machine，RVM)代替已有相似区域匹配准则，得到CA与RVM的联合预测方法。采用联合法和已有CA法，预测竖向不规则多层轻钢结构在强震作用下倒塌时的层间位移(倒塌判别准则为强震作用下多层轻钢结构层间位移角分别超过2.0%、3.5%、4.0%)，并将预测结果与非线性时程分析结果对比。结果表明：联合法以弹塑性阶段特征值作为细胞状态值，且选用RVM建立细胞状态值与结构倒塌时层间位移的非线性关系，可准确预测竖向不规则多层轻钢结构倒塌时的层间位移，较原有CA方法预测精度明显提高。     

CA and RVM combined method for predicting collapse of vertical irregular mid-rise cold-formed steel structures under strong earthquake

为提高竖向不规则多层轻钢龙骨复合剪力墙结构强震倒塌预测精度，对已有细胞自动机(cellular automata，CA)方法进行改进。通过增加邻居细胞数目，采用结构归一化Pushover分析后的层间位移定义细胞状态值。在此基础上，采用相关向量机(relevance vector machine，RVM)代替已有相似区域匹配准则，得到CA与RVM的联合预测方法。采用联合法和已有CA法，预测竖向不规则多层轻钢结构在强震作用下倒塌时的层间位移(倒塌判别准则为强震作用下多层轻钢结构层间位移角分别超过2.0%、3.5%、4.0%)，并将预测结果与非线性时程分析结果对比。结果表明：联合法以弹塑性阶段特征值作为细胞状态值，且选用RVM建立细胞状态值与结构倒塌时层间位移的非线性关系，可准确预测竖向不规则多层轻钢结构倒塌时的层间位移，较原有CA方法预测精度明显提高。     

湖北省图书馆新馆多项超限高层结构的抗震设计

湖北省图书馆新馆为特别不规则的多项超限复杂高层建筑。根据本工程的结构特点,有针对性地选择了抗震性能目标,采用基于性能的抗震设计方法,对该结构进行了抗震设计。通过采用SATWE和MIDAS软件,分别进行小震作用下静力和弹性时程分析、中震作用下特别重要构件的弹性设计及其它构件不屈服判别分析、大震作用下静力弹塑性推覆(Pushover)分析,找到了结构抗震薄弱部位,采取了对应的抗震加强设计。最后的计算结果表明,该工程的结构抗震设计及采取的抗震加强措施能满足抗震设防要求,其抗震设计理念对类似建筑具有较好的参考价值。     

西交利物浦大学行政信息楼超限高层结构设计

西交利物浦大学行政信息楼为平面及竖向特别不规则的超限复杂高层结构。针对平面楼板严重缺失且存在大面积楼层斜板,东、南、西三个立面开大洞且在内部形成贯通等主要超限特点,通过多模型、多软件的比较分析、弹性时程分析、动力弹塑性时程分析及在三水准下对关键构件进行抗震性能化设计,结果表明,结构具有充分的抗震能力,在罕遇地震作用下的弹塑性反应及破坏机制符合结构抗震概念设计的要求。     

某超限高层建筑结构设计

针对本工程18#B楼扭转不规则、凹凸不规则、尺寸突变的超限情况及结构特性,采用SATWE、PMSAP程序对结构进行了多遇地震作用下的CQC弹性对比分析、弹性时程分析法补充计算及静力弹塑性（Pushover）分析,并采取了相应的抗震加强措施。计算分析表明,本工程结构体系具有良好的抗震性能。     

竖向不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法

考虑结构在地震作用下不同反应阶段的动力特性,采用振型反应谱法,建立结构在不同地震作用水平下的弹塑性需求曲线族,即结构的层间剪力一位移需求曲线.结合结构的能力曲线,提出以楼层为研究对象的层间能力谱法.由结构的性能目标与位移延性的关系,建立性能目标与层间需求曲线的关系,从而得到考虑结构延性的层间需求曲线.通过计算分析表明,层间能力谱法可以有效的用于对竖向不规则结构进行基于性能的抗震设计,可以方便地对不同地震作用水平、不同性能目标的结构进行地震作用计算和配筋计算,并能控制结构在不同地震作用下的变形性能、塑性铰出现顺序及部位,与时程分析方法相比偏于保守,且比直接基于位移的设计方法具有明显的优势.     

保利国际广场带斜撑超高层框剪结构静力弹塑性分析

保利国际广场是带斜撑的超高框架-剪力墙结构体系,属于不规则的结构。采用静力弹塑性分析法对结构在地震作用下的受力特点进行了全过程分析。计算结果表明,结构在小震作用下,所有构件未屈服,最大层间变形为1/1250;结构在大震作用下,有一部分杆件已经屈服,最大层间变形为1/155,满足规范规定的变形要求,但部分边角部位的墙和柱出现拉力,应采取必要的抗震措施予以加强。