不同高位转换层对高层建筑动力特性和地震作用影响的研究

通过算例分析比较 ,对高位转换层结构的抗震性能和受力特点等进行了研究。结果表明 ,当转换层位置逐渐上移时 ,由于转换层质量较大 ,结构的振型地震作用在转换层处有明显增大 ,但结构周期及振型仅有一些量的变化 ,楼层的地震剪力和弯矩在转换层以下楼层也有所增大 ,结构抗震计算时 ,振型数应适当增加     

高位拱式转换层结构弹性地震反应分析

通过对高位拱式转换层结构分别采用振型分解反应谱法和时程分析法进行计算,研究了这种新型转换层结构的地震反应。结果表明,结构的自振周期随转换层位置的上移,变化较小。转换层位置的改变,并没有引起结构振型曲线显著变化。转换层上、下部结构楼层剪力随着转换层位置的上移,变化规律基本一致。转换层上部结构的层间位移角变化规律基本一致,层间位移角并没有随转换层位置的提高而发生突变。转换层下部楼层的层间位移角随着转换层位置的提高而增大。     

板式转换结构转换层位置对高层建筑抗震性能的影响

通过对设有不同位置转换层的空间结构分析,论述了转换层设置位置对板式转换结构动力特性和地震反应的影响。由于转换板自身大质量和刚度的影响,提出了转换层位置较高时,只有对转换层上、下结构等效侧向刚度比和层间位移角比的"双控制",才能避免结构层间位移角和地震剪力的突变。该控制方法可供设计板式转换结构参考。     

高位板式转换层对钢筋混凝土框筒结构抗震性能的影响

采用振型分解反应谱分析方法,通过参数分析探讨设计地震强度、板式转换层位、转换层板厚和下部结构刚度变化对框筒结构振动周期、层间位移和楼层剪力等结构反应的影响。分析结果表明:楼层剪力和层间位移随设计地震强度增大而增大,地震强度水平越高影响越显著;转换层位提高,结构平动周期减小,而扭转周期增大,结构变形逐渐由上部楼层控制转变为下部楼层控制,转换层邻近楼层框支柱分配的楼层剪力增加;转换板厚度增加对转换层下部结构的抗震不利,扭转效应增大;下部结构核心筒剪力墙厚度增大,结构周期比减小,而框支柱截面增大时结构周期比增大。     

带转换层剪力墙结构的弹性抗震性能研究

首先基于刚性楼板假定研究了剪力墙结构中转换层位置对结构振动特性的影响,探讨了转换层设置较高时合理振型数的确定,并利用弹性时程分析方法研究了多遇地震作用下的结构的侧向变形;然后通过弹性和刚性楼板模型对比研究了转换层下部楼层剪力分配关系.     

转换层设置高度对超高层框架-核心筒结构力学性能的影响

研究了转换层设置高度对超高层框架-核心筒结构力学性能的影响情况。计算结果表明,转换层设置高度对结构的自振周期、刚重比等整体性能指标影响较小。但是,随着转换层位置的上升,转换层处的地震作用发生了突变,楼层的地震剪力出现了不同程度的增大。并且,不同高位转换时,框架柱剪力百分比在转换层附近出现突变。这些高位转换带来的不利影响,需引起工程设计人员的警惕。     

隔震层位置对隔震结构地震响应影响分析

以一栋地下一层地上三层框架结构为例,根据隔震层位置分别建立地下室地面以下的基础隔震、地下室顶板下部隔震以及非隔震结构模型。运用ETABS软件进行反应谱和时程分析,计算结构在地震作用下的基本周期、楼层剪力、层间位移,并与非隔震结构进行对比,得到隔震层位置变化时结构的地震响应。对比得知,结构采用隔震技术后结构周期较非隔震结构延长了4.5~5倍,当隔震层设置在地下室地面以下时,周期延长更多;采用隔震技术后结构的层间剪力和层间位移均有明显减小;隔震层位置变化对上部结构层间剪力影响较小,但对一层层间位移有显著影响。在工程设计时可根据工程实际的特点选择更适合隔震方式。     

某厚板转换高层建筑结构动力分析

为了分析某厚板转换高层建筑结构在水平地震作用下的整体受力性能,利用Midas gen分析软件,建立结构有限元模型并进行模态分析及时程分析,通过周期、振型、层剪力、层间位移角等一系列指标判断其动力特性。研究结果表明:厚板转换层将引起结构竖向刚度突变,从而引起振型、层剪力及层间位移角突变;结构刚度分布较为合理,整体受力性能良好。     

地铁上盖层间隔震结构竖向地震响应

为了考察地铁上盖大底盘-层间隔震塔楼在竖向地震作用下的响应,对大底盘-层间隔震塔楼竖向振型的特点、周期和振型质量参与系数进行了分析。在设防烈度竖向地震作用下,通过振型分解反应谱法和时程分析法考察大底盘-层间隔震塔楼结构的基底剪力、隔震垫反力和转换梁内力,研究塔楼高度、隔震层竖向刚度等参数对大底盘-层间隔震塔楼竖向地震响应的影响。结果表明:大底盘-层间隔震塔楼结构存在塔楼竖向主振型,随着塔楼高度增高,竖向主振型的周期和振型质量参与系数逐渐加大; 在设防烈度竖向地震作用下,塔楼底部竖向地震力与重力荷载代表值之比(垂重比)的平均值为0.35,比非隔震塔楼平均增大4.6%; 隔震垫竖向地震反力与重力荷载代表值下反力之比(反力比)的平均值为0.30; 大底盘转换梁竖向地震下弯矩与重力荷载代表值下弯矩之比(弯矩比)的平均值为0.31; 随着塔楼高度增大,垂重比、隔震垫竖向反力比以及转换梁弯矩比均相应减小。     

带高位大跨钢桁架转换层建筑结构动力分析

根据一栋带高位大跨钢桁架转换层建筑结构实际工程,建立了考虑楼板面内弹性变形高精度有限元空间质点系计算模型,进行了采用Ritz法求解技术的模态分析、单点加速度响应地震反应谱分析和时程分析。结果表明,转换钢桁架产生局部振型,形成结构薄弱环节,结构主振周期对应着地震力贡献最大的振型;转换钢桁架位置较高及其相邻层质量悬殊,使得高振型对结构动力特性影响显著;结构竖向刚度的非连续性改变了层地震力的分布,转换层及其上部结构层间位移角突变,主体结构与钢桁架平面外变形差异较大;地震波的频谱特性引起主体结构对El Centro波地震响应最强烈,而转换钢桁架局部对人工波地震响应最强烈。     

天津现代城酒店塔楼及裙房抗震设计研究

天津现代城酒店塔楼建筑高度209m,建筑要求高度56m、平面长度65m的裙房结构和塔楼结构连为一体,中间不设置防震缝。酒店塔楼采用带加强层的钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,为超B级高度超限高层。结构低区外框柱为型钢混凝土柱,核心筒低区采用了钢板混凝土组合剪力墙和带钢斜撑混凝土剪力墙。核心筒高宽比为20,因此为提高刚度设置两道加强层。中部设置伸臂桁架和环带桁架,建筑对与伸臂桁架相连的框架柱截面控制极严,因此伸臂桁架腹杆选用屈曲约束支撑;裙房部位为提高刚度,在不能设置剪力墙且抗侧支撑竖向不连续的情况下设置了屈曲约束支撑。高区设置环带桁架作为加强层,结构底部存在斜撑转换和搭接柱转换。系统介绍了该工程的结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、整体计算结果、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析结果以及地基基础的设计。     

兰州红楼时代广场模型结构振动台试验研究

兰州红楼时代广场是一幢扭转不规则、高度超限的超高层混合结构体系建筑,结构采用了带水平加强层的框架-核心筒抗侧力体系。通过1∶25缩尺模型振动台试验,对模型结构在8度设防、多遇和罕遇地震作用下的加速度反应、位移反应以及关键部位的动应变反应进行测试,发现结构的薄弱部位,评价该结构体系的整体抗震性能。研究结果表明：加强层会引起结构局部刚度、承载力突变,结构受力复杂化,并易形成薄弱部位,但通过调整伸臂桁架或者相邻层的刚度,可使加强层的不利影响降低到较小程度;模型结构在8度大震作用下仍不倒塌,证明该结构体系具有良好的抗震性能,可以用于高烈度抗震设防区。     

某文化艺术中心(PC板方案)结构弹塑性时程分析

楼高44.82m的某文化艺术中心(PC板方案)为复杂大跨度建筑,由3个剪力墙圆筒组成竖向传力结构体系,圆筒之间采用5道和6道桁架相连,最大跨度分别约为70m和90m,结构3层设置转换层,外皮是由加预应力PC板组成一个空间的网壳受力体系.本文采用ABAQUS软件对该结构进行弹塑性时程分析,根据结构的顶点位移、基底剪力、钢...     

双塔连体结构的模拟地震振动台模型试验研究

双塔连体结构是在两塔楼上部设置连体而形成的一种复杂的高层建筑结构形式,在我国实际工程中的应用越来越多,但目前对此类结构的抗震性能研究还不够全面和深入。针对一双塔连体高层建筑,进行了模拟地震振动台模型试验,并利用大型通用有限元分析软件ANSYS进行了结构动力特性和动力反应分析。结果表明,连体刚性连接节点及墙体采取的内设型钢的加强措施可以满足结构抗震要求;连体结构的连体部分对竖向振动效应的放大十分明显;应进一步加强连体桁架构件的整体和局部稳定性;开有较大洞口的楼层应采取改善延性的措施。     

兰州红楼时代广场超限高层结构设计

兰州红楼时代广场地下3层,地上56层,结构高度245.60m,采用"矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢筋混凝土楼板-钢骨混凝土核心筒"结构体系。通过对比分析,裙房和塔楼之间不设缝,设置2道加强层,伸臂桁架和腰桁架均采用普通钢支撑。采用SATWE,ETABS和MIDAS/Gen等软件进行了小震弹性计算,并比较了安评报告与规范不同的动参数取值所对应的不同结果。结果表明,结构的周期比、层间位移角、楼板舒适度等均满足规范要求。进行弹性动力时程分析时选用七条地震波。核心筒与外框架之间沉降差异会在平面梁中产生较大的附加应力。对屋顶斜柱的三种典型节点进行了的有限元分析结果表明,节点应力较小,没有出现应力集中现象。     

Performance assessment of innovative seismic resilient steel knee braced frame

Buckling restrained knee braced truss moment frame (BRKBTMF) is a novel and innovative steel structural system that utilizes the advantages of long-span trusses and dedicated structural fuses for seismic applications. Steel trusses are very economical and effective in spanning large distance. However, conventional steel trusses are typically not suitable for seismic application, due to its lack of ductility and poor energy dissipation capacity. BRKBTMF utilizes buckling restrained braces (BRBs) as the designated structural fuses to dissipate the sudden surge of earthquake energy. This allows the BRKBTMF to economically and efficiently create large span structural systems for seismic applications. In this paper, a prototype BRKBTMF office building located in Berkeley, California, USA, was designed using performance-based plastic design procedure. The seismic performance of the prototype building was assessed using the state-of-the-art finite element software, OpenSees. Detailed BRB hysteresis and advanced element removal technique was implemented. The modeling approach allows the simulation for the force-deformation response of the BRB and the force redistribution within the system after the BRBs fracture. The developed finite element model was analyzed using incremental dynamic analysis approach to quantify the seismic performance of BRKBTMF. The results show BRKBTMF has excellent seismic performance with well controlled structural responses and resistance against collapse. In addition, life cycle repair cost of BRKBTMF was assessed using the next-generation performance-based earthquake engineering framework. The results confirm that BRKBTMF can effectively control the structural and non-structural component damages and minimize the repair costs of the structure under different ranges of earthquake shaking intensities. This studies conclude that BRKBTMF is a viable and effective seismic force resisting system.     

消能摇摆钢框架结构抗震性能的影响因素与设计方法

消能摇摆钢框架结构包含主体钢框架结构、摇摆结构和耗能阻尼器三部分。刚度较大的摇摆结构可以使主体钢框架在地震作用下发生均匀的层间变形,抑制薄弱层产生。布设于摇摆结构底部的阻尼器,能够耗散地震动能量,减小整体结构的地震反应,提高结构的抗震性能。文中对消能摇摆钢框架结构抗震性能的影响因素进行参数分析,并基于我国建筑抗震设计规范的原则提出了抗震设计方法。根据消能摇摆钢框架结构的受力机理,提出简化分析模型,通过弹塑性地震反应分析,验证简化模型的有效性。基于简化分析模型对无量纲参数进行参数分析,根据各参数的影响规律得到无量纲参数的建议范围。结合我国“三阶段”抗震设防要求,提出消能摇摆钢框架结构的设计方法,并结合算例进行验证。研究表明,消能摇摆钢框架结构抗震性能良好,设计合理的摇摆结构与阻尼器能够抑制钢框架的薄弱层、减小结构的地震反应。     

Shaking table test and seismic behavior of Ningbo Hengda Tower

A super tall building named Ningbo Hengda Tower is located in Ningbo City, China. It has 91 stories with a total height of 450 m. The structure system of the building consists of three parts, that is, the reinforced concrete core, the outer frame system, and the outrigger trusses connecting the core wall and outer frame. The unique outer frame system is spindle shaped with oblique columns. The outrigger trusses are located at three different levels above the ground, thus strengthening the building and creating irregularities in the stiffness of the structure along the building height. Great challenges are existed in seismic design and analysis of the building. Shaking table test was carried out for a 1/40 scaled model of the building under a series of different base excitations with increasing amplitudes. The dynamic properties, seismic responses, and failure mechanism of the structure are investigated. Test results show that the structure behaved well under designed level earthquakes. The weak points of the structure are identified based on visible damage of the tested model, and some suggestions are made for the improvement of the seismic behavior of the building. It is suggested that measures be taken to improve the ductility of the building from floor 71 to floor 79 and the adjacent floors.