套建增层巨型框架抗震设计方法

为解决套建增层巨型框架结构在罕遇地震作用下的倒塌分析以及与施工相结合的设计方法等方面研究滞后于工程实践的问题,利用弹塑性分析程序IDARC2D分析现行抗震规范规定的I～III类场地土、第一～三地震分组、7～8度设防烈度的套建增层巨型框架的弹塑性地震反应,研究其倒塌机制.结果表明,底层巨型框架的设计是控制结构实现梁铰机制的关键.提出通过适当提高框架抗震等级的措施来避免倒塌.结合施工的实际情况,凝炼了套建增层巨型框架的施工技术措施.基于弹塑性地震分析结果提出与施工相结合的设计方法,为套建增层巨型框架结构的设计提供参考.     

套建增层巨型框架抗震设计方法研究

为解决套建增层巨型框架结构在罕遇地震作用下的倒塌分析、与施工相结合的设计方法等方面研究滞后于工程实践的问题,利用弹塑性分析程序IDARC2D分析了现行抗震规范规定的I-III类场地土、第一-三地震分组、7-8度设防烈度的套建增层巨型框架的弹塑性地震反应,研究了其倒塌机制。分析结果显示,底层巨型框架的设计是控制结构实现梁铰机制的关键。在分析的基础上提出了避免倒塌的措施.凝炼了套建增层巨型框架的施工技术措施,基于弹塑性地震分析结果提出了与施工相结合的设计方法,为套建增层巨型框架结构的设计提供参考.     

强震下抗弯钢框架滞回能层间分布影响因素

输入15条远场地震波对3个不同层数的抗弯钢框架算例进行了非线性动力时程分析,研究了地震动特性和结构动力特性对滞回能层间分布的影响.结果表明,地震动加速度峰值对滞回能层间分布影响较大,地震动频谱特性、持时及结构动力特性对滞回能层间分布影响较小.     

对施工阶段套建增层巨型框架的内力分析

为了解传统的分析方法在施工阶段套建增层巨型框架内力计算中的误差,找出合理的分析方法,并了解不同施工方法对构件内力的影响,以一个典型套建增层巨型框架为例,利用有限元分析方法,分别采用三种分析方法分析了三种施工方法条件下构件在施工阶段的内力变化.采用不同分析方法计算构件施工完成时刻内力值,按传统方法分析时,计算值的误差较大;按简单模拟施工的方法进行分析,在很大程度上能够改善传统分析方法不合理的情况.对不同的施工方法而言,采用逐层施工法时,构件在施工中产生的内力峰值与施工完成后的内力终值相差悬殊,采用巨梁层自承重施工法和主次施工法时,构件的内力峰值与内力终值接近.     

组合深梁填充钢框架滞回性能试验

通过1个纯钢框架和2个内填组合深梁的拟静力试验,研究组合深梁对纯钢框架结构的承栽能力、延性、滞回特性和耗能能力的影响。试验显示：加载初期,滞回曲线为直线,刚度保持不变;卸载时没有残余变形;屈服后,试件的滞回曲线饱满;骨架曲线有明显的塑性流动阶段,呈现三折线形;填充深梁试件破坏时的层间位移角分别为1／25和1／22;试验表明组合深梁提高了钢框架的初始刚度、屈服荷载和极限承载能力;钢框架的延性和耗能能力都得到了提高。因此,内填深梁钢框架结构抗震性能良好,可将组合深梁作为结构抗震设防的第一道防线。     

三种套建结构在既有房屋增层改造中的应用

为完善既有房屋套建增层改造决策系统和技术措施,结合具体工程实践,对预应力混凝土框架结构套建增层;新增结构一层顶采用内置预应力钢桁架-混凝土组合框架梁的框架结构套建增层;预应力钢-混凝土组合框架结构套建增层的设计与施工要点,进行对比分析.结果表明:预应力钢-混凝土组合框架结构套建增层,不但可实现施工过程中底层楼盖的自承重,而且与其他方案相比,结构整体造价低,施工周期短.因此,在既有房屋套建增层改造中应优先选择预应力钢-混凝土组合框架结构.     

强震下抗弯钢框架滞回能层间分布

以远场、近场地震记录各15条作为输入,对3个不同层数的抗弯钢框架算例进行了非线性动力时程分析,得出了远场、近场地震作用下结构滞回能及层间分布。对比分析了结构在远场地震与近场地震作用下层间滞回能分布规律及层间位移响应的差别,提出了远场、近场地震作用下抗弯钢框架滞回能层间分布系数的简化计算公式。     

型钢混凝土框架滞回性能分析

采用通用有限元程序ABAQUS建立了非线性有限元模型,研究了型钢混凝土框架的滞回性能,通过与文献试验结果的对比分析,验证了有限元模型的合理性。然后就系统的对型钢强度、混凝土强度、配箍率和纵向配筋率等参数对型钢混凝土框架滞回性能的影响进行对比分析。结果表明,型钢强度、混凝土强度对结构承载力影响较大,配箍率、纵向配筋率影响较小。     

钢框架梁柱组合节点滞回性能有限元分析

钢框架组合节点考虑楼板组合效应后,其承载能力大幅提高,节点区刚度相应增大,可能对抗震造成不利影响。采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性精细有限元模型,并对单元选取,螺栓受力行为和材料的应力应变关系及损伤模型的确定进行详细说明。结合国内外已有的钢框架组合梁节点拟静力试验,验证了非线性有限元模型的正确性和适用性。试验和有限元分析结果均表明：考虑楼板的组合效应之后,该类型节点的刚度和承载力均有较大幅度提高,承载力提高幅度约为26％,节点区弹性刚度提高了30％左右;在静力往复荷载作用下,该类型节点的滞回曲线较为饱满,耗能能力强,具有良好的抗震性能。     

单斜式中心支撑钢框架滞回能层间分布

选取10条近场地震波和10条远场地震波,采用非线性时程分析方法研究了单斜式中心支撑钢框架在罕遇近场、远场地震作用下滞回能及层问分布;对近场、远场罕遇地震下的滞回能层问分布进行了对比分析;提出了简化的滞回能层间分布系数计算公式,为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了技术储备。     

钢框架十字型刚性节点滞回性能分析与设计

为研究钢框架十字型刚性节点构件的滞回性能,以轴压比、H型钢柱腹板厚度、钢梁截面形式及加劲肋为参数,设计8组钢框架十字型刚性节点和1组T型刚性节点;基于简化的力学模型和材料的本构关系,利用ABAQUS软件建立有限元模型,分析节点试件的滞回性能;通过与已有的T型刚性节点试验结果对比,两者吻合较好,验证有限元模型的合理性.开展十字型节点仿真分析,提取节点荷载—位移滞回曲线、包络图、骨架曲线和应力云图,获得柱轴压比、H型钢柱腹板厚度、钢梁截面形式及加劲肋对该类节点抗震性能的影响规律,并对轴压比、柱腹板与翼缘厚度比提出设计建议.结果表明:柱轴压比设计限值建议取为0.5,柱腹板与翼缘厚度比设计限值建议取为0.75.当截面形式为H型钢时,十字型刚性节点的抗震性能良好,并且优于截面形式为钢管的,节点域设置横向加劲肋可有效提高节点的抗震性能.     

强震下K型偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布

选用10条远场和10条近场地震波对K型偏心支撑钢框架进行了非线性动力时程分析,探索了远场与近场地震下结构滞回能层间分布规律.研究表明,K型偏心支撑钢框架的主要耗能区域分布在耗能梁段;近场地震对结构滞回能需求及滞回能层间分布有较大影响,对各构件耗散的滞回能占总滞回耗能的比值也有很大影响.根据非线性时程分析结果,提出了K型偏心支撑钢框架滞回能层间分布系数的简化计算公式.     

有限元法研究钢管混凝土框架的滞回性能

建立了钢管混凝土框架结构的三维非线性有限元分析模型,通过与在低周反复荷载作用下的方钢管混凝土框架结构试验所得的滞回曲线进行对比,可见该模型的计算结果较为精确,可以应用于框架的结构分析中.利用此模型对在低周反复荷载作用下的柱轴压比不同的钢管混凝土框架结构进行有限元分析,对比研究了其滞回曲线和位移延性系数,得出了随着框架柱轴压比的增大,框架延性降低的结论.     

协同式套建增层框架时程分析及防倒塌措施

针对如何确保协同式套建增层框架"大震不倒"这一问题,采用IDARC(2D)非线性分析程序对协同式套建增层框架进行罕遇地震作用下的非线性时程分析.结果表明,协同式套建增层框架的薄弱层多在新增楼盖以下楼层;部分既有结构在罕遇地震作用下的破坏程度重于新增结构;部分按照规范设计的协同式套建增层结构在罕遇地震作用下发生了倒塌破坏...     

反复荷载作用下的异形柱框架滞回性能

基于一榀三层两跨的异形柱钢筋混凝土框架结构拟静力试验,研究了异形柱框架的抗震性能,分析了反复荷载作用下异形柱框架的滞回曲线,并根据顶层滞回曲线得到骨架曲线及相应的恢复力模型和异形柱框架结构的强度、刚度退化等性能。试验结果表明:异形柱框架结构刚度退化不明显,抗震性能良好;由试验计算得到的框架恢复力模型可为工程设计和非线性有限元分析提供参考。     

哈尔滨南岗会堂增层改造设计

为解决增层改造施工过程影响既有建筑正常使用的问题,结合哈尔滨南岗会堂增层改造工程,研究了既有房屋套建巨型框架增层的设计方法与施工措施．巨型框架选用悬挂结构体系,次框架的竖向荷载通过吊柱传至主框架．主框架由内置H型钢预应力混凝土组合梁和角钢混凝土柱组成,次框架由型钢混凝土梁和型钢混凝土柱组成,施工阶段采用自承重现浇混凝土结构体系,实现既有建筑在施工过程中的正常使用     

Ⅴ型偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布影响因素

采用不同地震波对10层3跨、15层3跨、20层3跨等3种Ⅴ型偏心支撑钢框架结构进行了地震能量分析,研究了地震动特性和结构特性对滞回能层间分布及各构件耗能的影响.结果表明,地震动加速度峰值对滞回能层间分布及各构件耗能的影响较大,地震动频谱特性、持时及结构特性对滞回能层间分布的影响较小;滞回能在总输入能中的百分比受结构阻尼比的影响较大,但阻尼比不改变地震下结构总耗能的大小.     

强震下人字形中心支撑钢框架滞回能需求层间分布

考虑远、近场地震动特性,采用非线性动力分析方法,对3个不同层数人字形中心支撑钢框架结构滞回能需求的层间分布规律进行了研究。分析了远、近场罕遇地震下各结构层间滞回耗能分布规律及支撑耗能与其它构件耗能的比例,框架中各构件耗能的比例;提出了远、近场地震下结构滞回能层间分布系数计算公式。为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了依据。     

强震下人字形中心支撑钢框架滞回能需求层间分布影响因素

考虑不同地震动参数和结构参数,采用非线性动力分析方法,对3个不同层数的人字形中心支撑钢框架结构滞回能需求的层间分布规律进行了研究.分析了加速度峰值、地震波持时、结构阻尼比、切线模量、楼层数、支撑长细比等对结构层间滞回能需求的影响;为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了依据.