大底盘多塔楼结构抗震性能研究

大底盘多塔楼结构是底部相连上部分开的一种复杂结构形式。本工程由于立面收进要求采用竖向搭接转换块,目前对竖向搭接转换的结构研究不够充分全面。针对竖向搭接转换的结构形式,进行模拟地震整体结构振动台试验,并利用MIDAS软件进行整体结构分析。结果表明,采取搭接块的结构竖向刚度均匀,没有形成软弱层;大底盘与塔楼交界处的剪力突变,应采取适当的加强;裙房底部柱子应采取适当加强措施。     

某多塔楼大底盘工程隔震层设计

在9度设防区对某多塔楼围合式形成的大底盘多塔楼建筑进行隔震设计时,受建筑功能限制,不能在大底盘之上设置隔震层,而是采取在大底盘下设置,目前国内尚无先例。针对大底盘下设置隔震层遇到的特殊问题作了分析探讨,提出加强隔震层楼面刚度的措施,设定罕遇地震作用下隔震层楼板不屈服的性能目标,并进行了罕遇地震作用下围合中庭楼板破坏工况的验算,确保罕遇地震作用下隔震层不破坏。     

某交错桁架结构体系动力性能分析

采用数值模拟分析方法,对采用交错桁架结构体系的工程实例进行多遇地震和罕遇地震下的整体受力分析,探讨其抗连续倒塌性能特点。计算结果表明:结构平面布置规则、竖向刚度均匀时,在多遇地震作用下,层间变形较小,各项指标均满足规范要求;罕遇地震作用下,结构最大层间位移角小于规范限值,可实现"大震不倒"的抗震性能要求;交错桁架结构体系的水平及竖向关键构件失稳后,结构端部桁架杆件虽然屈服,但未发生整体稳定性破坏,结构不会发生跨塌;柱发生破坏时,柱端纵梁及桁架形成转换梁效应,将上部柱传递下来的荷载进行重分配,结构不会发生连续性倒塌。     

带叠层桁架转换层高层建筑结构整体模型振动台试验研究

上海裕年国际商务大厦为带巨型叠层桁架转换层的高层建筑结构,属于复杂高层建筑结构。预应力混凝土叠层转换桁架的跨度和其所承受的竖向荷载均很大,是整个结构设计和施工的技术关键。为了研究该结构的整体抗震性能,进行了一个1:25 缩尺模型的振动台试验,研究了模型结构的动力特性,以El Centro波、Pasadena波和Shw2002波为输入地震波,分别按设防烈度7度多遇、基本、罕遇、超罕遇以及8度罕遇、超罕遇地震作用进行试验,研究了模型结构在各阶段地震作用下的加速度、位移和应变反应,以及结构的破坏形式和破坏机理。试验结果表明,模型结构能满足7度抗震设防的“小震不坏”和“大震不倒”的设计要求,8度超罕遇地震作用下结构仍不倒塌,结构具有良好的抗震性能。在7度多遇、基本以及罕遇地震作用下,预应力混凝土叠层转换桁架基本处于弹性状态。图15表4参7     

法门寺合十舍利塔结构整体模型振动台试验研究

法门寺合十舍利塔为特殊的竖向倒转收进结构,主体结构为倾斜外挑内收的型钢混凝土筒体,沿高度在两处形成拐点,底层为框支转换层,顶部通过型钢混凝土桁架连接形成连体结构。为了研究其抗震性能,对其1/35整体模型进行了模拟地震振动台试验,测试了模型结构的动力特性及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇、8度罕遇水准地震作用下的加速度、位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,并根据试验结果,分析了原型结构的动力特性及地震反应。试验结果表明：模型结构第1、2、3阶振型频率分别为6.348Hz（平动）、6.836Hz（平动）和14.746Hz（整体扭转）,原型结构对应的前3阶振型周期分别为0.933s、0.866s、0.401s,扭转、平动周期比为0.43;在7度基本及7度罕遇水准地震作用下结构最大层间位移角分别为1/754和1/453,表明原型结构整体抗震性能较好,能够满足中震基本弹性、大震不倒的抗震设防要求。建议采取适当措施缓解4层楼板标高附近筒体墙身的应力集中,并进一步研究结构外挑端部及其上下楼层竖向反应及其与水平反应的耦联性。     

安邦财险深圳总部大厦C-12塔楼结构设计

安邦财险深圳总部大厦C-12塔楼结构高度249.2m,属于超B级高度的高层建筑。塔楼结构采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系,平面呈椭圆形,立面呈收腰体型。由于用地红线的限制,外框结构在1～3层楼板收进,弧线长度近58m跨度范围内的竖向构件不能落地。介绍了塔楼的结构特点和竖向构件不连续、高位转换等超限情况,对结构进行了多遇地震下的反应谱计算分析、罕遇地震下的弹塑性时程分析,同时采用ABAQUS软件对斜柱节点进行了应力分析。结果表明,结构和节点应力均可以满足设计要求,通过采取设置转换桁架等加强措施,结构可以满足预定的抗震性能目标。     

大底盘双塔楼连体结构抗震试验研究

通过对大底盘双塔楼、连体和带转换层高层建筑结构的1/20整体模型模拟振动台试验,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在设防烈度为7度多遇、基本、罕遇和8度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式。根据试验结果和相似理论,推导、分析了原型结构的地震反应,并与结构计算分析结果进行了比较,揭示了地震作用下该结构的受力性能和特点。     

建筑结构层间搭接柱转换结构设计

基于某实际项目对层间搭接柱转换结构进行设计,采用通用有限元程序SAP2000分析了层间搭接柱转换结构在竖向荷载及多遇地震作用下的力学性能。结果表明:层间搭接柱可以良好地发挥其空间效应,更合理、经济地解决由于建筑立面收进而引起的柱错位问题,并提出了一系列基于层间搭接柱的构造措施以及层间搭接柱分析设计的关键控制要素。     

深圳金港大厦非对称多塔楼连体结构设计与分析

深圳金港大厦工程是建造在7度抗震设防烈度区的大底盘、多塔楼、多重连体的多项"超限"工程。通过对连接体与塔楼的连接方式(强连接、弱连接)进行对比分析,并根据项目的特点,最终确定强连接为最佳连接方式。采用基于性能设计的抗震方法,对连体结构中重要构件,如连接体钢构件、节点及与连接体相连的竖向构件抗震性能目标定为设防烈度地震作用弹性、罕遇地震作用不屈服;底部加强区剪力墙抗震性能目标定为设防烈度地震作用受剪弹性、受弯不屈服;应用SATWE、MIDAS及ABAQUS等有限元分析软件,对结构在多遇地震、设防烈度地震和罕遇地震作用下进行计算分析。结果表明:整体模型各项指标满足规范要求,能够实现设定的抗震性能目标。     

搭接转换结构在外滩源项目中的应用研究

结合某复杂超限结构实例,介绍了搭接柱在国内外多项重大和复杂工程中的应用。采用多种软件研究了该搭接柱转换结构的受力性能,进行了弹性至弹塑性各阶段的整体数值分析;结合模拟地震试验,阐述搭接转换结构的受力特点和破坏特征;同时基于ABAQUS软件,建立搭接节点的空间有限元模型,进行了荷载-位移曲线的数值模拟,理论计算数据进一步验证了试验破坏现象。分析结果表明,搭接柱可以有效地传递上部荷载至下部结构柱,转换构件在地震动作用下损伤较小,基本保持弹性,竖向构件在与楼板交接处混凝土损伤较为严重,应予以加强;在采取针对性措施的情况下,该种搭接柱转换结构可以应用于7度抗震设防的高层建筑。本文研究可以为进一步研究转换柱结构提供一定参考。     

Shaking table test study of high-rise frame-shear wall structure isolated by friction pendulum bearings

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能，提出了摩擦摆隔震设计的具体流程，并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果，制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果，研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应，对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震，该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性，设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修；结构的楼层响应显著降低，摩擦摆完全起滑后，地震强度越大，摩擦摆的隔震效果越好，且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力；在9度罕遇地震作用下，剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升，对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

摩擦摆隔震高层框架-剪力墙结构振动台试验研究

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能,提出了摩擦摆隔震设计的具体流程,并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果,制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果,研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应,对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震,该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性,设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修;结构的楼层响应显著降低,摩擦摆完全起滑后,地震强度越大,摩擦摆的隔震效果越好,且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力;在9度罕遇地震作用下,剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升,对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

钢筋混凝土平板-T形柱结构的静力弹塑性分析研究

为了研究钢筋混凝土平板-T形柱结构在地震作用下的耗能工作机理,本文以按照7度设防烈度的标准设计的钢筋混凝土平板-T形柱结构作为研究对象,应用ETABS通用分析程序,以侧向力分布方式、柱网尺寸、楼层层高和楼层数量作为分析参数,对该结构进行了静力弹塑性分析,并运用了能力谱方法对该结构进行了评价。分析表明,该结构的塑性铰分布均匀,大部分构件参加抗震耗能,薄弱层出现在首层,属于强柱弱梁型的理想抗震结构体系。该结构满足现行规范关于弹塑性层间位移角的限值,具有抵御7度罕遇地震作用的能力。通过结构抗震评价强调了基于结构的性能水准的设计理念比目前基于承载力的设计理念要合理,是结构抗震设计的发展方向。     

错层板柱结构体系振动台试验与分析

为研究错层板柱结构的抗震性能,对一个缩尺比例为1:7的结构模型进行了振动台试验。试验选取2条天然波和1条人工波,对结构模型的自振频率、结构阻尼比、楼层加速度、楼层位移、构件的应变和楼层剪力进行分析,研究了在不同烈度地震作用下错层板柱结构损伤的发展情况及最终的破坏形态。结果表明:在地震作用下,错层板柱结构柱端和梁端出现裂缝,且随着地震烈度的不断增加,裂缝继续发展,直至柱端出现塑性铰,最终在8度罕遇地震工况下结构发生了整体倒塌; 错层部位的框架柱受力最为复杂,且应变水平较高,在试验过程中破坏最为严重; 随着输入的地震加速度持续增加,主体结构的损伤不断累积,结构自振频率不断降低,结构阻尼比呈增大的趋势; 地震烈度不同时,错层板柱结构加速度响应的峰值沿楼层分布规律差别较大,且随着地震烈度的增加,结构动力放大系数有降低的趋势; 错层板柱结构抗侧刚度较小,在较低烈度的地震作用下结构层间位移角已经不能满足规范要求; 建议在高烈度区域尽量避免采用错层板柱结构。     

体型不规则异形柱框架结构整体抗震性能分析

以实际工程为背景,对体型不规则异形柱框架结构进行了弹性及弹塑性分析,计算出了结构弹性位移、扭转系数及结构的抗倒塌性能等结构抗震性能等指标,并分析了异形柱截面柱肢高宽比对结构整体抗震性能的影响。结果表明,体型不规则异形柱框架结构在7度抗震烈度下l/Bmax、l/b及高度均超限的情况下仍然具有较好的抗震性能;增加异形柱截面柱肢高宽比可以相应地提高异形柱框架结构整体抗震性能。分析所得出的结论可供设计人员进行参考。     

某地铁上盖结构转换厚板抗震性能化分析

厚板转换是高层建筑结构的一种常用转换形式。本文采用抗震性能化设计方法,对地铁上盖转换厚板分别进行了设防地震烈度和预估罕遇地震烈度的验算,从弹性和弹塑性两个方面评价了转换厚板的抗震性能,为类似厚板的抗震设计提出了相应建议。     

不同设防烈度下RC框架结构抗震设计与控制因素分析

为了对GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中RC框架结构地震倒塌风险水平进行量化统计分析,开展基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究,依据GB 50011—2010,对18个不同层数(4、6、10层)、不同设防烈度(6~9度)的典型RC框架结构进行试设计,并依据试设计结果对各模型的抗震设计控制因素进行分析。结果表明：对于低烈度(6、7度)设防的框架结构,柱截面尺寸一般由构造要求或轴压比限值确定,最大轴压比一般出现在中柱,且重力荷载代表值所占比重很大,柱截面配筋则由最小配筋率规定和静载承重要求控制,结构构件的抗震冗余度不足;而对于中高烈度(7度(0.15g)及以上)设防的框架结构,柱截面尺寸主要由位移角限值控制,最大轴压比一般出现在边柱,且重力荷载代表值效应所占的比例随着烈度和层数的增加而显著降低,截面配筋一般由抗震承载力要求控制。     

钢筋混凝土框架结构教学建筑抗倒塌性能研究

三柱式(大小跨)单廊教学建筑以其良好的自然通风、采光性能,应用广泛。该类结构侧向刚度小,罕遇地震作用下抗倒塌性能差,应采取可靠工程措施改善其抗倒塌性能。本文结合某些中学教学楼的抗震设计工程实践,简要介绍改善三柱式钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下抗倒塌性能的工程措施。在高烈度地震区,采用钢筋混凝土框架——钢支撑结构,或钢筋混凝土框架-抗震墙结构,可改善其抗倒塌性能。由于教学建筑抗倒塌性能的重要性和该类结构的特殊性,在设计的过程中,除了按现行建筑抗震设计规范要求满足结构的承载力和极限能力之外,用基于性能评估的Pushover方法对结构在设防烈度的罕遇地震作用下的性能进行分析和评估,以实现大震不倒的抗震设计目标。     

双向地震作用下我国“强柱弱梁”措施的有效性评估

以往研究柱端弯矩增大系数时一般基于平面分析模型,双向水平地震作用对框架"强柱弱梁"屈服机制的影响未引起重视。严格按中国规范设计出5个不同地震烈度分区的规则空间框架,在OpenSees平台上,采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应,对五个框架进行了罕遇地震下的非线性反应分析。结果表明,7度0.1g区三级抗震空间框架形成了柱铰为主的混合耗能机制,7度0.15g区三级抗震空间框架少量楼层发生了层侧移反应,8度0.2g区、0.3g区二级抗震空间框架均是部分楼层出现明显层侧移反应的典型柱铰机制,9度0.4g区一级抗震空间框架则形成了梁铰、柱铰均较严重的梁柱铰混合机制。五个空间框架在双向地震下的塑性铰分布特征均比相应平面框架更不利。我国不同烈度区、不同抗震等级的空间框架结构在罕遇地震下形成了不同的的塑性铰耗能机制。