弹塑性分析确定连梁刚度折减系数方法的应用

中震或大震作用下,通过连梁的损伤耗能保证主体结构的安全。目前结构设计时一般对全楼采用统一的连梁刚度折减系数,这与实际结构中连梁损伤情况不符,也将影响结构中剪力墙受力。通过对结构进行弹塑性分析,得到连梁的损伤状态,进而计算得到连梁刚度折减系数。通过对实际工程进行计算,可以得到如下结论:不同部位的连梁刚度折减系数不同;连梁刚度折减系数受初始配筋影响很小;但受地震波的影响较大,不同的地震波会得到不同的刚度折减系数。     

PKPM高层建筑结构设计软件应用若干问题的讨论

本文对应用PKPM结构设计软件进行高层建筑结构设计的若干问题结合《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2002）进行了讨论,主要包括楼板刚度假定、双向地震作用和偶然偏心、周期折减系数、连梁刚度折减系数等6个问题,供给建筑结构设计和相关专业人员参考。     

框架-核心筒结构连梁抗弯刚度折减系数取值方法研究

对于框架-核心筒结构,连梁抗弯刚度折减系数取值的大小会影响结构的抗侧刚度与地震响应,从而影响到地震作用在核心筒与框架之间的分配比例,最终将影响连梁的设计内力和配筋。首先改进了预设屈服模式设计方法,在一次设计后,通过设防烈度作用下的弹塑性分析,计算各连梁的实际抗弯刚度折减系数,并利用该系数对结构进行二次设计。通过对比罕遇地震下结构弹塑性性能,发现二次设计后,结构的最大基底剪力和最大层间位移角均有所减小,且剪力墙的损伤程度得到改善,而二次设计对结构的配筋量无显著影响。其次,探究连梁抗弯刚度折减系数初始值对设计结果的影响。计算表明,当连梁抗弯刚度折减系数初始值分别为0.7、0.6和0.5时,经过设防烈度地震作用下的弹塑性分析,各连梁抗弯刚度折减系数的计算值相差较小,二次设计后的配筋量亦较为接近,说明该设计方法受连梁抗弯刚度折减系数初始值的影响较小。最后,研究了改进的预设屈服模式设计方法的迭代收敛性,结果表明,连梁抗弯刚度折减系数的计算值随着迭代设计次数的增加而逐渐收敛于一系列稳定的值,并且该值与连梁抗弯刚度折减系数的初始值无关。通过计算发现,迭代设计的收敛性较快,一般进行两次迭代即可使连梁抗弯刚度折减系数的取值趋于稳定。     

框架-核心筒结构连梁抗弯刚度折减系数取值方法研究

对于框架-核心筒结构,连梁抗弯刚度折减系数取值的大小会影响结构的抗侧刚度与地震响应,从而影响到地震作用在核心筒与框架之间的分配比例,最终将影响连梁的设计内力和配筋。首先改进了预设屈服模式设计方法,在一次设计后,通过设防烈度作用下的弹塑性分析,计算各连梁的实际抗弯刚度折减系数,并利用该系数对结构进行二次设计。通过对比罕遇地震下结构弹塑性性能,发现二次设计后,结构的最大基底剪力和最大层间位移角均有所减小,且剪力墙的损伤程度得到改善,而二次设计对结构的配筋量无显著影响。其次,探究连梁抗弯刚度折减系数初始值对设计结果的影响。计算表明,当连梁抗弯刚度折减系数初始值分别为0. 7、0. 6和0. 5时,经过设防烈度地震作用下的弹塑性分析,各连梁抗弯刚度折减系数的计算值相差较小,二次设计后的配筋量亦较为接近,说明该设计方法受连梁抗弯刚度折减系数初始值的影响较小。最后,研究了改进的预设屈服模式设计方法的迭代收敛性,结果表明,连梁抗弯刚度折减系数的计算值随着迭代设计次数的增加而逐渐收敛于一系列稳定的值,并且该值与连梁抗弯刚度折减系数的初始值无关。通过计算发现,迭代设计的收敛性较快,一般进行两次迭代即可使连梁抗弯刚度折减系数的取值趋于稳定。     

SATWE软件的参数选用及计算结果的分析判断

对SATWE总信息中周期折减系数、连梁刚度折减系数、梁刚度增大系数、梁端负弯矩调幅系数等参数的取值进行了总结,探讨了SATWE计算结果的分析、判断和调整,并介绍了结构薄弱层的概念和控制,以供参考。     

浅析剪力墙结构梁刚度放大与连梁刚度折减

结构设计人员在设计过程中,常常会遇到梁刚度放大与连梁刚度折减的问题。现行规范规程中对于梁刚度放大系数的选取细分为中梁和边梁两种情况;而对于连梁刚度折减系数的选取并没有中连梁和边连梁的提法。如何恰当处理梁的刚度问题,是设计人员应具备的基本素质。笔者本着对该问题长期的关注以及结合多年的结构设计经历,对该问题作了一系列的对比研究,对梁刚度放大和连梁刚度折减提出观点,可供设计人员参考。     

PKPM-SATWE计算剪力墙连梁应用问题分析

现PKPM已成为结构设计人员的主要设计计算软件。PKPM-SATWE在剪力墙连梁设计计算中,采用不同的建模输入方式,其计算结果有一定差异;部分设计人员未深刻理解规范对剪力墙连梁刚度折减系数规定的意义,在设计计算时现多数设计未考虑现浇板对剪力墙连梁刚度的贡献,对剪力墙连梁直接赋予0.5～1.0刚度折减系数,从数值表面看未超规范规定,但使实际连梁刚度折减过多,不满足规范要求。针对这两个问题进行了讨论与分析。     

框-剪结构细长连梁刚度折减非线性分析验证

算例1、2为8度区(0.2g)16层框架-剪力墙结分别按细长(跨高比为3.6)洞口连梁刚度折减和刚度不折减的方案进行结构设计,然后用拟三维非线性动力反应分析程序TS-EPA对该两算例进行动力分析,由分析结果得出以下结论:框架-剪力墙中的洞口连梁首先进入屈服后状态,表明洞口连梁是框架-剪力墙结构的第一线抗震构件;从各结构的罕遇地震作用下的反应和洞口连梁的延性需求来看,对洞口连梁进行刚度折减会给框架-剪力墙结构的动力反应带来少许不利影响。     

剪力墙连梁刚度折减系数确定方法研究

采用非线性有限元法建立了连梁精细弹塑性模型,通过滞回性能分析与能量等效方法得到用于连梁弹塑性分析的弯矩-转角骨架曲线。对剪力墙结构分别进行小震和中震作用下的弹塑性时程分析,研究连梁刚度退化与结构耗能情况。根据连梁的弹塑性响应,确定连梁的等效刚度折减系数。考察剪力墙结构在地震作用下的能量耗散情况以及连梁与墙肢塑性的发展特点,将结构的塑性耗能转化为附加阻尼能。采用前述所得连梁刚度折减系数与等效阻尼比对剪力墙结构进行反应谱法计算,并与弹塑性时程法进行对比,验证了本文方法的合理性。     

框架-核心筒结构剪力墙材料用量影响因素案例研究

以数个实际工程为依托,对框架-核心筒结构剪力墙材料用量影响因素进行了案例研究,并依据分析结果整理了通用性质适用结论,可作为常规工程设计参考方法。首先对研究内容及方法进行了具体说明,并对选取的4个工程案例进行了简要介绍。随后,对剪力墙筒体布置方案的影响效果进行了具体分析。其后,对墙肢长度及开洞方案的影响效果进行了案例研究。最后,对连梁高度及连梁长度的影响效果进行了具体评估。研究结果表明:通过在剪力墙筒体布置、墙肢长度与开洞方案设计、连梁高度与长度控制等方面采取具体措施,可以有效提升框架-核心筒结构筒体剪力墙设计成果的经济合理化水平。     

考虑剪力墙连梁刚度折减的设计模型研究

基于混凝土材料刚度退化和能量等效的原则,提出了考虑剪力墙连梁刚度折减设计模型的确定方法,并将本文方法在非线性分析软件SAUSAGE和结构设计软件SATWE中完成开发实现。结合某超高层剪力墙结构在小震、中震、大震作用下的非线性时程分析结果,得到了此结构考虑连梁刚度折减的设计模型。通过结构设计软件SATWE完成此设计模型的等效线性时程分析;通过与非线性结果对比,验证了本文方法的合理性。     

框架剪力墙结构设计中两个技术性问题的探讨

本文结合结构设计实例对框架剪力墙结构设计中结构局部刚度突变的处理和剪力墙中连梁刚度折减数取值等问题进行初步探讨，并从设计的角度提出了可行的处理方法和构造措施。     

高层建筑结构性能化设计中存在的问题和解决方案

对于比较重要的建筑结构,需要进行性能化设计。目前采用主流设计软件进行性能化设计时,需要人为定义连梁刚度折减系数及附加阻尼比,以对结构进行中、大震作用下的等效弹性计算。现有方法存在几个问题:1)对连梁统一设置刚度折减系数,不能考虑不同位置构件损伤程度的差异;2)除连梁外,框架梁甚至剪力墙也会出现一定程度的损伤,现有方法很难考虑;3)用户较难确定结构在中震或大震作用下的附加阻尼比。针对上述问题,本文采用SAUSG-Design软件,通过弹塑性分析得到结构耗能构件在中震和大震作用下的刚度折减系数以及附加给结构的阻尼比,返回到弹性设计软件,并以此进行结构的中、大震等效弹性分析和设计。通过工程算例对比,采用SAUSG-Design软件计算刚度折减系数和附加阻尼比的方法,与现有方法相比,周期增加,地震剪力减小,导致关键构件配筋明显降低。     

含填充墙的框架结构周期折减系数研究

本文在含填充墙的框架模型振动台试验的基础上,以填充墙数量、布置方式和填充墙材料为参数构造不同的分析模型,采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,研究不同参数变化引起的结构自振周期及周期折减系数变化规律,并与规范建议取值范围进行对比。结果表明:周期折减系数随填充墙填充率的增大而减小,当填充率超过80%时,规范建议的周期折减系数取值偏大;在填充率不变的情况下,改变填充墙布置方式对周期折减系数的影响较小,且随着填充率的增大而减小;在相同填充率情况下,不同材料填充墙对周期折减系数有一定影响,规范建议取值范围偏窄。     

轻质填充墙对框架结构计算分析影响探讨

通过案例分析发现,按现行国家规范,框架结构体系房屋仅通过调整周期折减系数考虑填充墙刚度影响,将导致计算模型的简化与实际工作状况不符,简化模型计算结果不能准确判断结构是否存在扭转不规则或者竖向不规则,也就不能准确判别建筑形体的规则性,进而给结构设计带来安全隐患;同时选取常用轻质隔墙材料,采用公式推导,得出不同隔墙材料下周期折减系数取值范围,供设计人员参考;建议尽量采用石膏板等刚度较小的轻质材料作为隔墙。     

弹性和弹塑性分析模型一致性影响因素研究

对于超高超限的建筑结构,在进行弹塑性分析之前,应使弹塑性分析模型与弹性分析模型在弹性阶段的结果要基本一致,一般将结构基本周期作为模型一致性判别的基本依据。重点讨论了结构质量和刚度的影响因素。进行结构质量对比时应重点关注楼板自重以及地下室部分的质量,如果这两个方面考虑方式不同,可能导致弹性和弹塑性分析模型质量相差较大。结构底部嵌固部位、刚性楼板假定、中梁刚度放大系数、钢筋考虑与否、连梁模拟方式、单元网格尺寸、连梁刚度折减系数等因素对于结构刚度和周期都有一定的影响,在进行模型对比时要特别注意。应尽可能保证这些参数设置统一,以保证弹性和弹塑性分析模型周期的一致性。     

填充墙框架结构自振周期折减系数研究

目前规范针对混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等一些新型砌体填充墙材料周期折减系数的取值问题尚未明确规定,但是自振周期折减系数对地震作用下RC框架结构的动力响应有着重要的影响。针对新型砌体填充墙RC框架结构的自振周期折减系数,运用Sap2000有限元软件进行分析研究并探讨了由于框架填充墙材料的不同、楼层层数的不同导致自振周期和周期折减系数的取值不同问题,给自振周期折减系数的取值提出了合理建议,为今后在结构设计中针对RC框架结构周期折减系数的取值大小问题提供有力的参考依据。     

振动台试验对高层建筑结构设计的启示

2010年以后，我国高层、超高层建筑进入快速发展阶段，目前仍处于蓬勃上升期，我国已成为世界高层建筑发展的中心。抗震设计是我国高层建筑结构设计中的关键问题，而振动台模型试验是研究高层、超高层结构抗震性能的重要手段。通过科学、合理设计和精细模型加工，采用振动台试验可较准确测定结构的动力特性、动力响应和破坏形态，反映结构不规则性对抗震性能的影响，揭示薄弱部位。为此，以中国建筑科学研究院完成的28个实际工程模型振动台试验为基础，对试验结果和试验数据进行分类对比分析，研究阻尼比、整体刚度退化、连梁刚度折减系数、外框剪力比、加速度放大系数等影响高层建筑结构设计的参数和指标，并对有代表性和共性的结构薄弱部位及加强措施进行汇总，提出高层建筑结构设计相关的一些启示和设计建议。     

建筑结构设计依据合理化识别方法研究

依据结构经济合理化设计要求,针对规范/标准/规程、地勘报告、自然荷载条件共计3类设计依据,对其结构经济合理化设计识别要点进行重点研究。首先对规范/标准/规程的经济合理化设计识别重点进行了系统说明。随后,对地勘报告及其经济合理化设计识别要点进行了重点说明。最后,针对地震荷载、风荷载、雪荷载、温度荷载等自然条件荷载的选用及其经济合理化识别方法进行了分析研究。研究结果表明:通过对结构设计依据的有效识别和正确判别,可以有效提升建筑结构设计的经济合理化水平。     

高层建筑剪力墙中的连梁设计

简述了高层建筑剪力墙中连梁的受力特点,对连梁的内力进行了分析,研究了连梁的工作和破坏机理,从连梁刚度的折减、连梁的跨度和高度、剪力墙厚度、混凝土强度等级等方面就连梁的设计提出了相关建议,具有一定的参考价值。