“两水准两阶段”抗震性能化设计方法及工程应用北大核心CSCD

针对小震计算设计方法与中震计算设计方法展开对比分析,研究两种设计方法的相同之处和本质区别。重点论述基于构件的“两水准两阶段”结构抗震性能化设计方法,即“小(或中)震结构弹性计算、构件承载力设计,大震结构弹塑性计算、构件承载力和变形复核”的抗震思路和设计方法。实现基于构件层次的结构抗震性能化设计,与基于构件试验的混凝土结构经典理论的理念保持一致。通过一栋复杂连体建筑的结构超限设计,重点论述定量评估大震作用下构件正截面变形能力、斜截面承载能力以及构件损坏程度。结果表明,通过大震作用下的构件性能评估,可以发现结构抗震薄弱位置和薄弱构件;采取具有针对性的加强措施可实现结构抗震性能的精准优化,保证结构抗震安全。     

高层建筑结构设计中存在问题及相应措施

阐述了高层建筑结构设计中存在的一些问题,包括基础设计、扭转效应、构件承载力、超高超限等,提出了相应的解决措施。选取实际工程项目,较为详细地阐述了结构分析计算、超高超限的判断以及抗震性能化设计等,并提出针对性措施,如罕遇地震作用下基础加强措施、剪力墙受拉的加强措施、计算结果包络设计等。通过采取措施,提高了结构抗震性能,保证结构安全、合理、可靠,对高层结构设计提供了设计参考和工程经验。     

东莞某超限高层结构设计

东莞某大底盘单塔高层建筑为超B级高度超限高层,采用钢筋混凝土框架-核心筒的双重抗侧体系,外围框架柱下部采用型钢混凝土柱。简要介绍了项目的结构体系、结构整体设计指标,并对多程序的计算结果进行分析。整体结构及构件设计融入了性能化设计思想,主要抗侧力构件满足中震不屈服(部分构件中震弹性)设计目标,并对结构进行了大震作用下的动力弹塑性时程分析,结构各项指标满足抗震性能化设计要求。     

贵阳奥体中心主体育场罩篷钢结构抗震性能化设计研究

贵阳奥体中心主体育场罩篷采用了预应力平面桁架斜交网格结构体系,最大悬挑49m。首先确定了抗震性能化设计目标,然后分别采用振型分解反应谱法、弹性动力时程分析方法和弹塑性动力时程分析方法对该工程进行抗震性能研究。针对单独钢筋混凝土看台模型、钢结构模型以及结构整体模型三种计算模型,对结构自振特性、构件应力比、结构位移、塑性铰分布与损坏程度等性能进行深入量化分析与设计。另外针对上下部整体计算模型分别按一致激励和多点激励进行动力时程反应计算。计算表明:采用单独罩篷钢结构模型进行抗震设计存在不安全因素,必须考虑上下部共同工作的整体模型;多点激励法计算基底总剪力小于一致激励法计算结果,采用一致激励法进行设计能保证结构安全性;在罕遇地震作用下,看台钢筋混凝土结构刚度的退化对上部钢结构抗震有利。通过上述系列分析研究,实现了抗震安全性能化设计目标。     

某超限结构及连体钢桁架性能化设计

某科研大楼为超限高层建筑,建筑结构平面呈U字形,顶部两层通过跨度约30m的钢桁架结构连接成封闭的口字形,为局部连体结构。介绍了该结构整体的抗震设计性能化分析历程,重点阐述了连体钢桁架的结构性能化分析要点和方法,从力学基本概念和工程应用实践出发,提出了将连体钢桁架视为一个整体构件进行性能化设计的方法,取得了良好的效果。     

沈阳华府新天地C4塔楼结构抗震设计

以沈阳华府新天地C4塔楼超限高层建筑为例,从理论分析和抗震设计上对其进行了详细的分析和探讨。重点介绍了该工程的体系特点、基于抗震性能目标的抗震性能化设计的具体原则和方法、整体小震弹性计算、弹性时程分析补充验算,针对不同构件分别进行中震不屈服、中震弹性、大震不屈服验算,针对薄弱部位采取相应加强措施。最后针对同类型的超限高层建筑的抗震设计给出了几点建议。     

小米移动互联网产业园结构设计

小米移动互联网产业园主体结构形式采用框架-剪力墙结构,连体部分采用钢结构.由于该工程存在扭转不规则、竖向构件不连续、连体、结构局部转换等超限项,因此工程采用性能化的抗震设计方法,按多个软件计算校核,计算结果按多个模型分别计算并采用包络设计,且提出详细的设计措施.对连体结构的强度、支座位移、两侧楼板应力、舒适度以及转换结构的承载力、墙肢拉应力等进行分析,使其能够实现预设的抗震性能目标.采用天然地基变厚度平板式筏形基础加抗浮桩方案,有效控制基础各部分的沉降差异.     

框架-核心筒混合结构抗震性能分析

抗震性能化设计方法的发展对结构的抗震分析产生了较大的影响。针对性能分析的一系列问题，以一个带有加强层的框架–核心筒混合结构为例，分析了抗震性能化设计在实际工程中的应用。在小震、中震及大震下，对如何进行结构性能目标的选取及是否满足构件性能目标的评估方法给予说明，为此类建筑进行抗震性能化分析时提供参考。     

某超限高层结构抗震性能化设计

某超限高层结构,采用框架-核心筒+钢斜撑结构体系,为了提高结构的抗震性能,本工程结构抗震设计应用了性能化设计的方法,结构的预期抗震性能目标定位为略高于D级。设计中针对结构存在的多项不规则采取了相应措施,并采用了多程序、多工况进行结构分析计算。计算结果表明:结构满足小震弹性;中震底部加强部位竖向构件抗剪弹性、抗弯不屈服,钢斜撑中震弹性;满足大震下的截面控制条件及规范的弹塑性层间位移角规定,整体结构的抗震性能高于D级标准。     

高层建筑钢结构工程中抗震性能化设计的应用

为了提高建筑结构的抗震性能,减少高层建筑在地震中的损失,本文通过介绍高层建筑钢结构工程的特点,分析高层建筑钢结构工程中抗震性能化设计的意义,总结高层建筑钢结构工程中抗震性能化设计的具体应用,结果表明：通过采用合理、科学的抗震性能化设计,能够更好地实现建筑结构在地震作用下的变形能力、耗能能力以及延性性能等,确保建筑物结构能够满足抗震设防要求,保证建筑结构具有较高的安全性和稳定性。     

Shaking table test on hybrid structure with SRC frame and steel frame strengthened concrete core tube

针对工程中采用的钢梁SRC柱框架-型钢混凝土核心筒混合结构的抗震性能进行了试验研究。设计并完成了一幢17层的1∶10模型结构,并对其进行了不同地震工况下振动台试验。分析了该结构体系固有动力特性以及在不同类型、不同强度水准的地震动输入下位移、速度、加速度响应及破坏机理;研究了布置于钢筋混凝土核心筒内的型钢框架对结构整体抗侧能力及变形性能的影响。结果表明：在不同类型、不同强度的地震动作用下,该结构体系的破坏始于型钢混凝土核心筒与外部钢梁SRC柱框架连接节点处,而后向核心筒体内部连梁发展,最终扩展到核心筒体。在核心筒体混凝土局部出现严重开裂破坏后,内置的型钢框架及外部的SRC钢梁框架仍处于弹性工作状态,表明该结构体系可实现多道防线的抗震设计目的且传力途径明确,抗震性能良好。     

内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶结构体系设计研究

内蒙古伊旗全民健身体育中心屋盖结构中部采用索穹顶结构体系,跨度71.2m,为我国大陆地区首座大跨度索穹顶结构。首先建立结构有限元模型,分析在各设计荷载组合工况作用下索穹顶结构弹性阶段的受力特点,得出不均匀荷载对索穹顶结构更为不利。其次通过对结构体系的动力特性分析,得出索穹顶结构扭转刚度较弱,覆膜可有效地提高索穹顶整体结构的扭转刚度。重点对索穹顶结构体系进行弹塑性全过程分析,分析结构几何参数对结构力学性能的影响,得出索穹顶结构在承载全过程中经历的三个受力阶段:脊索松弛阶段、环索进入弹塑性阶段和结构破坏阶段。提出基于性能的索穹顶结构体系设计方法,并提出各阶段相应的变形性能指标和承载力控制指标。     

某超高层办公楼结构抗震可恢复性能设计

以一栋超高层办公楼为例,介绍了工程结构的抗震性能目标及耗能装置耗能目标,将可恢复功能防震结构的概念从理论应用到实际工程中。在传统抗震结构布置的基础上,根据结构受力特点布置了BRB、软钢连梁、伸臂阻尼及阻尼墙等耗能装置,并进行了多遇地震作用下的弹性分析和罕遇地震、极罕遇地震作用下的弹塑性分析。多遇地震作用下的弹性分析结果表明,结构主要指标均满足规范要求;罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明,可更换构件及黏滞阻尼构件充分耗能,能够有效地控制结构的残余层间位移角及结构的损伤,结构整体具有良好的震后可恢复性能;极罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明,结构可达到“不倒”的性能目标。     

Seismic resilience design of a super high-rise office building

以一栋超高层办公楼为例，介绍了工程结构的抗震性能目标及耗能装置耗能目标，将可恢复功能防震结构的概念从理论应用到实际工程中。在传统抗震结构布置的基础上，根据结构受力特点布置了BRB、软钢连梁、伸臂阻尼及阻尼墙等耗能装置，并进行了多遇地震作用下的弹性分析和罕遇地震、极罕遇地震作用下的弹塑性分析。多遇地震作用下的弹性分析结果表明，结构主要指标均满足规范要求；罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明，可更换构件及黏滞阻尼构件充分耗能，能够有效地控制结构的残余层间位移角及结构的损伤，结构整体具有良好的震后可恢复性能；极罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明，结构可达到“不倒”的性能目标。     

多点输入下基于响应敏感性的单层球面网壳冗余特性研究

结构的响应敏感性是用来描述结构行为与设计参数之间关系的函数,文章基于响应敏感性对结构冗余特 性进行研究,提出基于结构应变能敏感性的冗余度评价方法,即以结构整体应变能对构件材料弹性模量的敏感性 极值作为冗余度评价指标,考虑局部损伤对结构整体的影响。在Dibaj和Penzien求解多点输入响应弹塑性动力方 程的基础上推导多点输入下结构应变能对构件弹性模量敏感性的一整套计算公式,再以此为基础衡量结构构件在 多点输入下的冗余度。以2个跨度23.4m、矢跨比1/2的K6型单层网壳多点输入振动台倒塌试验模型为检验对象, 对比完善结构和人为设置薄弱区结构模型的倒塌过程,表明文中冗余特性评价方法能全面反映结构的整体性能, 可以正确识别结构的薄弱区域和关键构件所在。     

刚性杆弦支穹顶实物加载试验研究

介绍了弦支穹顶体系的研究与应用现状,分析了半刚性弦支穹顶结构的优缺点,以半刚性弦支穹顶的概念为基础,以天津博物馆贵宾厅屋盖为工程背景,按照二阶段设计法中第二阶段结构特性提出并设计了刚性杆弦支穹顶结构。设计了实物加载试验方案,对该刚性杆弦支穹顶进行了静载试验研究,得到了刚性杆弦支穹顶结构内力及位移随加载历程的变化规律。分析比较了试验值与理论计算值,表明刚性杆弦支穹顶具有较好的受力性能。对刚性杆弦支穹顶和结构条件相同的天津博物馆多功能厅屋盖单层网壳进行了比较分析,结果表明刚性杆弦支穹顶具有受力性能优越,用钢量少,施工方便和造价低的优点,为其在工程中的进一步推广应用奠定了基础。     

合肥游泳馆基于性能的设计研究

合肥游泳馆屋盖为双层网架结构,其支撑结构不对称,通过采用性能设计方法,研究该结构在遭受超过规范允许值的大雪荷载下的反应。弹塑性计算结果表明,在大雪作用下,结构杆件处于弹性阶段、无残余变形,雪后结构性能完好。     

装配整体式双向密肋空心板疲劳性能分析

在总结归纳已有结构板疲劳试验的基础上,对装配整体式双向密肋空心板的正截面疲劳性能进行了理论分析,提出了装配整体式双向密肋空心板正截面弯曲疲劳强度计算及验算公式,并通过肋梁下部钢筋疲劳应力幅计算值、实测值及规范限值来验证公式的可行性。计算了基于跨中挠度反算法的疲劳刚度,并与试验数据进行对比,分析了板件疲劳后刚度退化规律。通过对预制底板钢筋的疲劳应力幅值计算及验算结果分析,提出了多项设计加强措施。通过基于刚度退化的疲劳损伤定义,选取了符合刚度退化规律的函数形式,得到了可用于计算板件刚度退化程度的公式,给出了板件疲劳后刚度计算以及疲劳性能预测方法。结果表明:当板件疲劳后刚度退化到弹性刚度的20%时,板件即达到疲劳寿命,进入疲劳破坏阶段;当装配整体式双向密肋空心板用于需要考虑疲劳荷载作用结构时,可以保证该新型空心板结构整体疲劳性能;所得结论为该新型板在立体停车场、工业厂房楼板以及大跨组合桥面板等结构中的应用提供可靠依据。     

规则结构抗震性能评估的改进能力谱方法

通常结构抗震性能评估的能力谱方法只能考虑结构的第一振型,不能考虑高振型对结构反应的影响,因而得到的结果具有一定的误差。通过引入等效振型和等效振型参与系数,建立一种可以考虑高振型影响的等效单自由度体系,利用结构抗震性能评估的能力谱方法对结构进行抗震性能评估。这种方法可以避免对结构进行复杂的非线性动力时程分析,而且能够得到比动力时程分析更多的结构抗震信息。实例分析表明,在结构的弹性反应阶段高振型对结构位移反应的影响并不显著,但是在非弹性反应阶段,高振型对结构位移反应有较大的影响;通常能力谱方法得到的评估结果比结构的实际反应要小,偏向于不安全的一面,建议的方法能够得到比较合理的结果。     

新型耗能体系在抗震结构中的应用

箱形截面钢桥墩广泛地用于高架桥中，通常，这些箱形截面的钢板具有较高的宽厚比，这就使得桥墩在大地震时很容易遭到破坏。为了改善这种钢桥墩的抗震性能，提出了一种通过能量被局部构件吸收的方法来提高整个结构的抗震能力，即把地震灾害控制在一些事先设计好的薄弱构件中，地震时，通过这些构件的破坏来吸收能量，在研究中，粘附于钢桥墩的低屈服点钢板被设计为薄弱构件，在地震时，通过低屈服点钢板的屈服来吸收能量，并保持桥墩一直为弹性。研究了低屈服点钢板的耗能特性，并提出了优化设计方法，这种新的设计概念及方法同样适合于房屋、厂户及高耸结构抗震设计。