超高层建筑基于性能的组合消能减震结构设计及其应用

组合消能减震是在结构中组合应用速度型阻尼器和位移型阻尼器,地震作用下参与结构耗能,降低结构地震响应。基于性能的组合消能减震设计是从性能化设计理念出发,通过调整消能减震装置在结构中的布置位置和力学特性参数,在不同水准地震作用下分阶段发挥各阻尼器的作用,满足结构受力变形要求,提高结构抗震性能。以云南省昆明市一超高层建筑为工程背景,在结构中同时布置了速度型阻尼器和位移型阻尼器,研究了不同类型减震装置在结构中的较优布置位置,结果表明：本工程采用组合消能减震技术后,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,各类减震装置均能充分参与结构耗能,相比传统抗震结构,其地震响应和构件损伤可得到更好的控制,整体结构能够满足预期抗震性能目标要求。     

超高层建筑基于性能的组合消能减震结构设计及其应用

组合消能减震是在结构中组合应用速度型阻尼器和位移型阻尼器,地震作用下参与结构耗能,降低结构地震响应。基于性能的组合消能减震设计是从性能化设计理念出发,通过调整消能减震装置在结构中的布置位置和力学特性参数,在不同水准地震作用下分阶段发挥各阻尼器的作用,满足结构受力变形要求,提高结构抗震性能。以云南省昆明市一超高层建筑为工程背景,在结构中同时布置了速度型阻尼器和位移型阻尼器,研究了不同类型减震装置在结构中的较优布置位置,结果表明:本工程采用组合消能减震技术后,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,各类减震装置均能充分参与结构耗能,相比传统抗震结构,其地震响应和构件损伤可得到更好的控制,整体结构能够满足预期抗震性能目标要求。     

简述消能减震结构的抗震设计方法

介绍了消能减震结构体系的基本原理和基本思想,阐述了结构中消能装置的布置方法及消能减震结构抗震设计要点,以促进消能减震技术的发展,为消能减震体系在工程结构中的应用提供参考。     

高层建筑结构减震控制优化设计新体系

本文综述地震区高层建筑结构抗震体系的演变，现状水平和存在问题，提出一种崭新的，更加安全、有效、简单、经济，且能适用于不同地震烈度区的结构减震控制体系，包括结构隔震体系，结构消能减震体系，被动和主动减震控制体系。本文介绍了这种新体系在国内外的最新研究发展和应用情况，包括作者在该领域所取得的最新试验研究理论和工程应用成果，并探讨了高层建筑抗震结构今后的发展方向。     

建筑结构空间减震性能优化技术研究

针对高层建筑结构抗震问题,研究基于黏滞阻尼器建筑结构空间抗震性能优化技术。论文考虑黏滞阻尼器阻尼参数、位置布置等因素,并从两方面对建筑结构抗震反应影响进行分析。通过设置不同方案的仿真实验,探究建筑结构的抗震性能。最终实验结果表明,黏滞阻尼器阻尼指数较大时,其消能减震结构的耗能减震性能更优;对黏滞阻尼合理布置可以改善建筑结构的抗震性能。     

消能减震支撑对建筑物结构振型的作用

消能减震支撑应用在建筑抗震中,极大的提高了建筑物的抗震性能,但消能减震支撑给建筑带来不利的因素却让人忽略,特别是消能减震支撑的使用往往改变了建筑物的结构振型,使建筑物的抗震性能没有达到选定性能目标。文章通过对消能支撑的实际应用与有限元分析,来阐述其对结构振型的不利作用,并对结构抗震设计提出建议。     

隔震和消能减震与常规抗震的对比分析

介绍了建筑结构常规抗震、隔震及消能减震的原理和特点,并从安全、减震效果、适用范围和经济性四个方面对三者的优缺点进行了比较和分析.相对于常规抗震,隔震和消能减震技术使用范围降低,但是可以减少结构损伤,并且能够提高结构安全性和减震效果,降低工程的全寿命周期成本.为了达到建筑结构(尤其是中小学建筑和救灾关键建筑)的大震性能目...     

复杂高层建筑结构抗震与结构控制研究及其应用

结构抗震性能研究包括钢筋混凝土核心筒墙抗震伪静力试验、复杂高层建筑结构分析、用于指导工程结构设计的各种复杂高层和塔式建筑的振动台模型试验研究。结构控制方面包括一种新的组合基础隔震系统、一种新的组合耗能减震系统和采用流体阻尼器连接双塔结构减震研究。这些研究成果大多数已应用于工程实践,该文对一些成功例子作了介绍。     

不同消能伸臂体系减震效果对比分析

超高层建筑结构常采用框架核心筒结构体系,利用外框架和核心筒之间的竖向变形差,在外框架和核心筒之间设置消能器,可形成消能伸臂体系。粘滞阻尼器、防屈曲支撑以及剪切耗能件均为性能稳定的消能器。为研究三种不同消能器构成的消能伸臂对高层建筑结构抗震性能的影响,结合实际工程案例对比分析了这三种体系的减震效果以及经济性。研究表明,三种消能器均能有效降低结构地震作用,其中粘滞阻尼器消能伸臂减震效果最佳,剪切阻尼器消能伸臂经济性最优,防屈曲支撑在减震效果和经济性方面具有较好的综合性能。     

消能减震技术在结构抗震加固中的研究与应用进展

消能减震技术可为结构提供附加阻尼,消能减震装置在结构中充当保险丝功能,阻尼器为抗震第一道防线,其相对于传统抗震加固技术而言具有很大优势,主要有减震效果好,施工周期短,经济成本低等优点。介绍了消能减震的原理、消能阻尼器的类型和消能减震结构的设计方法,分析了消能减震技术在结构抗震加固中的设计思路、安装部位以及具体工程实例,对消能减震技术的前景进行了展望。     

钢筋混凝土框架核心筒结构地震韧性评价

随着中国高层建筑的蓬勃发展,“大震不倒”的性能目标已经不能满足现代社会的需求,提高其地震韧性是当下高层建筑抗震的发展趋势。对比目前代表性的韧性计算方法,构建了一种基于构件损伤状态的结构使用功能量化方法,提出了结构地震韧性的评价流程,并应用于典型钢筋混凝土框架核心筒高层建筑结构的地震韧性评价。研究结果表明：所提出的基于构件损伤状态的使用功能量化方法能较好地反映结构在不同地震水准下的使用功能损失;钢筋混凝土框架核心筒结构算例具有较好的地震韧性,在多遇、设防和罕遇地震水准下的韧性分别为99.95%、98.68%和88.69%,在多遇和设防地震水准下,非结构构件对钢筋混凝土框架核心筒结构算例地震韧性的影响明显大于结构构件。     

上海嘉定凯悦酒店超高层结构设计

介绍了上海嘉定凯悦酒店超高层结构的抗震设计与分析.主楼地下2层、地上40层、高184 m,设计采用钢骨混凝土混合框架—钢筋混凝土核心筒结构,使用了三种程序进行整体结构在多遇地震作用下的弹性计算,同时进行了小震作用下的弹性动力时程分析、中震作用下的结构性能分析和罕遇地震作用下弹塑性动力时程分析.各项计算指标均达到了设计的要求,结构设计和分析方法可供今后类似超限高层筑和其他复杂结构设计参考.     

A review of the diagrid structural system for tall buildings

Unlike vertical columns of traditional structure, diagrid structural systems for tall buildings have special inclined columns. Due to the inclined columns, a diagrid structural system for tall buildings produces axial force along the column direction under horizontal load, which has the advantage of resisting horizontal wind load and seismic load and gives more freedom to architectural design, so a diagrid structural system for tall buildings becomes an effective new structure style for tall and super‐tall buildings. Theories and tests regarding the diagrid structural system for tall buildings have been intensely researched since the exterior tube of diagrid structural system for tall buildings was first proposed by Torroja in his seminal book. At present, studies for mechanical characteristics, joint form, theories, and tests have been systematized. This paper systematically summarizes existing research achievements of the diagrid structural system for tall buildings and confirms that the structure has larger lateral stiffness and good seismic performance. Based on the favourable performance of concrete‐filled steel tubes, this paper advises the use of concrete‐filled steel tube columns as the columns in diagrid structural systems for tall buildings.     

功能可恢复RC框架-核心筒结构抗震性能研究

功能可恢复结构既能在地震中保障人们的生命财产安全,又能使得建筑在地震后尽快恢复正常功能,是基于性能抗震设计方法的研究热点和未来的发展趋势。合理地对剪力墙结构或者框架-剪力墙(核心筒)结构中的连梁进行设计或者使用高性能构件是实现该类建筑震后功能可恢复的有效途径之一。建立了一典型RC框架-核心筒结构的弹塑性分析模型,比较了连梁不同恢复力性能参数下RC框架-核心筒结构抗震性能的差异,研究实现整体结构功能可恢复目标时对连梁性能参数的需求,并且探索使用轻质楼盖结构体系后抗震性能的改变。研究结果表明:若将连梁设计承载力提高10%~30%,则模型整体的峰值承载力提高约3%~8%,罕遇地震作用下连梁损伤程度相比原始模型减小、墙肢损伤程度增大;若将连梁骨架曲线中的平台段长度或者屈服后的硬化段长度延伸,则模型整体的承载力提高,结构推覆曲线下降趋势更为平缓,新模型虽然在罕遇地震作用下结构的损伤状态没有明显改善,但在超越设防烈度的地震作用下的抗倒塌能力得到了提高;若将楼盖结构体系的质量减小约35%,则模型一阶周期减小约4%,大震下结构基底剪力减小约5%,结构抵抗大震的能力降低不明显,且竖向构件轴压力减小,构件延性提升,结构的抗震性能有所改善。     

华润大厦超限高层的抗震性能化设计

《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)新增加了第3.11节:结构抗震性能设计,使高层的抗震设防目标有了更进一步的深化和发展。以南宁华润大厦超限高层为工程实例,采用基于性能设计的抗震分析方法,细化了各构件在各阶段的抗震性能目标。采用多种有限元分析软件,针对超限高层详细进行了小震振型反应谱分析、中震作用下的屈服判别法分析、大震作用下的弹塑性静力推覆分析、跨多层通高柱的屈曲分析,并基于分析结果提出了该工程结构的超限抗震加强措施,保证了超限结构的安全可靠,为同类工程设计提供借鉴。     

C100高强混凝土框架-核心筒消能减震结构抗震性能研究

我国现行建筑抗震设计规范中要求结构（构件）在满足承载力的同时,需具备足够的变形能力,但是由于高强材料在延性上的不足,高强混凝土结构构件可能无法同时满足以上要求。为充分发挥高强混凝土竖向构件承载力,基于设置消能减震装置集中耗能降低结构地震响应的方法,对7度设防区C100高强混凝土框架-核心筒消能减震结构抗震性能进行研究。结果表明：在罕遇地震作用下,C100高强混凝土框架-核心筒结构竖向构件基本保持在弹性工作状态,消能减震技术可有效降低地震作用,保证结构的抗震安全;通过不同消能减震方案对比分析得到,在加强层以及结构剪切变形较明显的楼层布置合理数量的黏滞阻尼器减震效果最好。     

Optimum seismic design of steel framed‐tube and tube‐in‐tube tall buildings

The relatively large number of structural elements and the variety of design code requirements complicate the design process of tall buildings. This process is exacerbated when the target is to obtain the seismic code‐compliant optimal design with minimum weight. The present paper aims at providing a practical methodology for the optimal design of steel tall building structures considering the constraints imposed by typical building codes. The applicability of the proposed approach is demonstrated through the determination of the optimal seismic design for 20‐, 40‐, and 60‐story buildings with a framed tube as well as a tube‐in‐tube system. Such a design gives rise to a basis for the fair comparison of the behavior of the framed tube with that of the tube‐in‐tube system under applied loads. The optimal weight of the buildings with the tube‐in‐tube system turns out to be slightly less than that of the buildings with the conventional framed‐tube system.     

高层建筑耗能减震新体系概念与实现

本文在分析几种高层建筑结构体系抗震性能不足的基础上,给合当今耗能减震技术的发展,提出了高位转换耗能减震结构体系、带耗能减震层高层结构体系、巨型框架-耗能减震结构体系和天连耗能减震结构体系等几种高层建筑耗能减震结构新体系,并总结了这些耗能减震结构新体系的初步分析研究结果。研究结果表明:这几种新体系能明显改善结构的抗震性能,与传统抗震结构相比具有很好的优越性。最后,提出了这些新体系在实际工程中应用应解决的一些问题。     

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.