超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明：震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明:震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

厚板转换层设置高度对结构抗震性能的影响

为了分析厚板转换层设置高度对结构抗震性能的影响,根据建筑结构抗震设计规范,系统研究了地震作用下结构的破坏机理及计算方法,建立了地震作用下结构的运动方程,采用自振周期、楼层位移及层间位移角作为结构抗震性能指标,基于振型分解反应谱法对各指标进行了研究。结果表明：随着厚板转换层设置高度的增加,结构低阶振型的自振周期增大;楼层位移变大,层间位移角增大,结构整体抗震性能下降。     

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。     

成都博物馆基础隔震不规则结构扭转效应控制研究

针对成都博物馆不规则基础隔震结构,分别建立8度(0.2g)地震作用隔震模型及7度(0.15g)地震作用非隔震模型,在多遇地震作用下,对两种模型结构体系的振型(包括平动分量和扭转分量)、扭转位移、扭转加速度、扭转剪力以及结构构件扭矩进行了对比分析。研究结果表明:基础隔震措施有效地控制了不规则结构的扭转效应;以前二阶振型的扭平分量比(扭转振型分量与平动振型分量之比)小于0.15,扭转位移比(楼层最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值之比)小于1.2,扭转剪力比(垂直于地震输入方向的构件扭转剪力与地震输入方向的构件剪力之比)小于0.2为控制指标来控制结构的扭转效应。     

半柔性悬挂减振结构振动台试验研究

通过对设置黏滞流体阻尼器的半柔性悬挂结构进行地震模拟振动台试验,分析了主结构与悬挂楼面的质量比、连接方式、阻尼器的分布和层间斜撑对悬挂结构动力特性和响应的影响。试验结果表明:采用阻尼器连接主结构和悬挂楼面,可改变结构频率和振型阻尼比;当悬挂楼层侧向刚度较小时,结构振型表现为柔性层与悬挂楼面的耦合剪切变形;当增设斜撑后,结构第一振型为柔性层的层间变形;阻尼器连接时模型的主结构地震响应小于刚性连接的普通悬挂结构,通过增设斜撑可进一步提高减振效果;与自由悬挂结构相比,采用阻尼器连接的悬挂减振结构能够较好地抑制悬挂楼面相对于主结构的位移和悬挂楼面的层间位移;设置斜撑后,能够进一步减小悬挂楼面的层间位移,同时弱化了阻尼器不均匀对减振效果的影响。     

板厚对带错层高层结构抗震性能的影响与优化

为研究地震作用下楼板厚度的变化对高层错层建筑结构抗震性能的影响,本文以工程实例为研究对象,用SATWE软件建立结构模型为框架结构,建立不同板厚的四种结构有限元分析模型。用弹性动力时程分析法进行比较各结构方案的最大楼层位移、各结构方案的层间位移角和各结构方案的侧向刚度。结果表明,随着楼板厚度的增加,结构最大楼层位移、层间位移角和侧向刚度都有增大的趋向。通过对比可知,工程结构中楼板厚度选用130mm可以满足抗震要求,整体抗震性能良好,又较为经济实惠。     

填充墙竖向不规则布置的框架结构抗震性能分析

基于Etabs软件对钢筋混凝土框架填充墙结构进行动力分析,采用振型分解反应谱法从结构周期、楼层最大位移、楼层剪力与侧向刚度以及柱端弯矩等方面分析了地震作用下竖向不规则布置的填充墙对结构抗震性能的影响。结果表明,填充墙的设置提高了结构整体刚度,自振周期减小,其布置形式导致结构位移增大和自振周期减小程度不一,且形成竖向刚度突变的薄弱层,薄弱层层间位移增大,薄弱层越往下结构顶点位移越大;填充墙承担了45%~60%剪力和弯矩,使得柱端弯矩和剪力大幅减小,改善结构受力性能,薄弱层处柱端弯矩和剪力会发生突变,并随薄弱层往下增加值越大。     

抗震设计中的平扭耦联问题

偏心率、周期比(结构扭转为主的第1自振周期与平动为主的第1自振周期之比)和位移比(楼层最大水平位移(层间位移)与该楼层两端水平位移(层间位移)平均值之比)是平扭耦联问题中的三个关键参数。中美两国规范都把位移比大于1.2定义成平面不规则中的扭转不规则。但是,两国规范控制扭转效应的侧重点有所不同。美国规范不控制周期比,它对每层的动扭矩作了放大,以考虑扭转不规则对构件内力的影响,强调结构的地震反应和构件的内力;我国规范提出周期比不大于0.85~0.90的限值要求,强调结构的自振特性。本文详细地叙述了结构工程师关心的刚心和质心的定义和计算机求解方法,综合结构的自振特性和地震反应,以周期比、第1振型中的扭平分量比和位移比为控制指标,提出了结构动力规则性概念。明确指出结构的扭转不仅仅是几何规则性问题,本质上它更是一个动力规则性问题。结构可以是几何不规则的,但结构工程师要努力做到结构的动力特性是规则的。文中还列出了实现结构动力规则性的9     

水平地震作用下不对称不规则结构抗扭设计方法研究

对水平地震作用下不对称不规则结构的抗扭设计进行了详细分析与研究。结果表明,设计这类结构时应主要考虑:由楼板(刚性隔板)的扭转角引起的竖向构件的扭转不超过许可值;边端框架或剪力墙的层间位移角应小于规范限值;控制不同烈度地震作用下的楼板平面内应力在许可范围内。从楼层扭转位移比的定义,楼层扭转角与楼层质心距端部框架或剪力墙距离之积,可以看出现行抗震规范仅采用扭转位移比来控制楼层的扭转是不够的。     

型钢混凝土异形柱空间框架结构模型振动台试验研究

采用三维6自由度模拟地震振动台对1∶4缩尺的型钢混凝土异形柱空间框架结构模型进行了三种地震波输入试验。通过白噪声扫描得到了该模型结构的自振频率、振型、阻尼比等动力特性,研究了模型的破坏特征、加速度、位移反应、楼层剪力和应变反应。试验结果表明:随着地震峰值加速度的增加,框架模型的自振频率下降,阻尼比增大,加速度放大系数逐渐减小,结构振动以第1阶振型为主;在罕遇地震作用下,层间侧向刚度退化较快,结构整体侧向位移曲线呈S形,楼层剪力沿楼层高度方向呈递减趋势;在弹塑性工作阶段,第1层边框架角柱和边柱平行于主振方向一侧的型钢翼缘首先屈服,第3层边框架梁端随后出现塑性铰。由应变分析可知,边框架角柱及其梁端为抗震薄弱区域;型钢混凝土异形柱框架结构抗震性能良好,弹塑性工作阶段后期,模型结构耗能显著提高。     

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。     

梁式与斜柱式转换结构的对比分析

采用SAP2000有限元软件,对梁式转换结构、斜柱式转换结构、梁式与斜柱混合的转换结构进行建模分析,从结构基本动力特性、层间位移、层间位移角、楼层侧向刚度、侧向刚度比、转换层楼板的应力进行对比,得到以下结论:带斜柱的转换结构楼层位移较小、层间位移角突变较小、楼层侧向刚度较大、侧向刚度的比值更符合规范要求、转换层楼板局部有应力集中,需要加强局部构造措施。     

高层剪力墙结构楼层层间位移角的控制策略

高层剪力墙结构的顶点平动和扭转分别关联着楼层的层间平动位移和层间扭转位移,据此提出了楼层层间位移角的控制策略。研究结果表明:约束高层建筑的结构顶点水平位移来控制楼层最大层间位移角的策略是广泛适用的;依据结构水平变形的形态选择对应的结构布置调整方案,可以高效控制楼层层间位移角的平动分量;限制各楼层的位移比,发挥结构实际侧移刚度,可控制楼层层间位移角的扭转分量。     

Pushover方法在高层建筑结构设计中的应用与研究

为解决高层建筑结构抗震设计问题,以山东省某市安置房小区高层建筑结构设计为研究对象,运用数值模拟的手段对高层建筑物的周期比、结构底部剪力、顶点位移、层间位移角等设计参数进行分析。研究结果表明,随着振动阶数的增加,结构平动自振周期和扭转自振周期均呈现近线性降低,结构的周期比随着振型阶数的增加,呈现不同程度的波动,最大周期比0.61<0.9;随着顶点位移的增加,两种不同计算方法得到的结构底部剪力均呈非线性单调增加并逐步趋于收敛的趋势,非线性计算得到的底部剪力大于线性计算得到的底部剪力;随着楼层的高度增加,层间位移角呈现先增加后降低的抛物线变化规律,层间位移角达到最大值1/1028,小于建筑抗震规范的限制要求。     

双向偏心结构实用抗震计算方法的研究

双向偏心结构的水平双向平动位移和扭转相互耦合显著,为此,对该类结构的实用抗震计算方法进行了研究。以单层双向结构为例,分析其模态特点和不同地震输入方向时的位移响应,表明异阶振型同向位移的乘积不为零和激励方向对位移响应影响显著。结合位移反应谱和随机振动原理,并引入激励输入角度,推导出实用的抗震计算方法,并与时程分析法进行了比较,证明该算法是合理的。     

关于框架加少量剪力墙结构抗震设计的探讨

一、问题的提出新规范实施以来 ,在施工图审查工作中 ,经常遇到框架结构布置少量剪力墙的情况 ,原因是有些结构按纯框架进行抗震计算时其层间位移角不能满足 1/ 550的限值要求[1 ,2 ] ;也有些纯框架在抗震计算时 ,抗扭指标不满足要求 ,或是扭转位移比 (楼层竖向构件最大弹性水平位移与楼层两端弹性水平位移的比值和最大层间位移与层间平均位移值的比值 )超过了 1 5的限值[1 ,2 ] ,或是扭转周期比 (结构扭转为主的第一自振周期Tt 与平动为主的第一自振周期T1 之比 )超过了0 9的限值[2 ] ,而这种结构在刚度相对较弱的一侧加了少量剪力墙后也…     

短桩-剪力墙体系的非线性位移反应分析与评估

在考虑桩-土-结构动力相互作用的情况下,针对短桩基础-高层剪力墙体系在罕遇地震作用下的位移反应问题,以位于南宁盆地某高层住宅楼项目为工程背景,基于ABAQUS软件为平台的平行计算技术,对土体-群桩-地下室-上部结构体系进行了水平地震反应三维数值模拟,土体的动力非线性采用修正Drucker-Prager模型,地震荷载为水平双向输入,分析结果表明:(1)整个上部结构中,第32层顶板的水平相对位移峰值最大,随着楼层降低,各层楼板的水平相对位移峰值呈渐进式减小;(2)同一楼层不同位置的相对位移反应幅值和相位的差异显著,说明上部结构的楼层平面发生了扭转变形;(3)根据上部结构的位移时程反应分析结果,说明输入地震动的特性能够明显影响地下结构的位移反应;(4)从上部结构相对位移反应的角度分析,使用短桩基础的高层剪力墙结构整体抗震性能良好。     

一格构式广播电视发射塔抗震性能分析

通过对一结构立面复杂的广播电视发射塔结构进行非线性数值模拟,全面研究了其抗震性能。由结构特征值分析可知,结构第一扭转振型出现在第8阶振型中,结构第一扭转周期与第一平动周期之比为0.197,满足相关规范要求。继而采用静力分析手段,计算了结构在多遇地震作用和风荷载下的位移响应。通过静力计算可知,结构天线顶点和塔体主结构顶部的层间位移均小于相应规范中规定的层间位移角限值;且与地震荷载相比,风荷载对结构起控制作用。通过结构非线性时程分析可知,在多遇地震作用下,结构构件均处于弹性阶段,结构层间位移较小;在罕遇地震作用下,虽结构的层间位移有所增大,但绝大多数结构构件仍处于弹性阶段,结构具有较好的抗震性能。     

高位转换消能减震结构振动台试验研究

某超限高层建筑采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,存在高位转换层,其楼板平面开洞尺寸过大,造成楼板平面刚度不连续。弹性分析时,楼层竖向构件最大水平位移与楼层水平位移平均值之比为1.31,属结构扭转不规则,为此结构设计采用了软钢阻尼器来提供附加刚度及阻尼。为研究该高层建筑结构抗震性能,进行了1∶20缩尺模型的振动台试验,获得了模型结构的动力特性及在地震作用下的动力反应,分析了原型结构的地震反应。试验及分析结果表明,该结构满足现行建筑抗震设计规范的抗震设防要求;阻尼器减小了结构的扭转反应,对加速度反应起到了一定的减小作用;转换层上刚度变化较大,应逐步减缓刚度变化,改善相邻楼层的延性;出屋面层的鞭梢效应严重,应重视出屋面层的抗震设计。