柱截面尺寸对错层结构抗震性能的影响

研究了地震作用下柱截面尺寸的变化对高层错层结构的影响,分析了不同截面尺寸下X向地震作用和Y向地震作用下柱剪力和位移的变化趋势。通过控制柱截面尺寸对错层结构进行优化设计,设置了五种不同柱截面尺寸方案,并通过SATWE软件静力分析了错层柱处的剪力以及结构的最大位移。分析结果表明:尽管方案选型不同,但错层柱在地震下的剪力变化趋势大体相同,只是数值大小不同;适当减小中柱截面尺寸对于控制结构剪力和位移是有利的;Y向地震作用下,结构剪力和最大位移变化情况和X向地震作用类似。     

加强层对框架-核心筒结构动力特性的影响

为研究加强层对框架-核心筒结构动力特性的影响,应用EPDA软件对不同加强层位置和数量的框架-核心筒结构模型进行了分析,对其在罕遇地震作用下的弹塑性变形及层间剪力进行了分析计算。结果表明:若只设置1层加强层,当其布置在规范推荐位置0.6 H处时,在减小结构位移上综合效果最优;随着加强层的增多,结构在罕遇地震下产生的位移减小,且加强层越多,减小位移的效率越大;加强层设置位置的层间剪力会产生突变,易形成薄弱层,加强层设置的越高,层间剪力突变越小。     

填充墙竖向不规则布置的框架结构抗震性能分析

基于Etabs软件对钢筋混凝土框架填充墙结构进行动力分析,采用振型分解反应谱法从结构周期、楼层最大位移、楼层剪力与侧向刚度以及柱端弯矩等方面分析了地震作用下竖向不规则布置的填充墙对结构抗震性能的影响。结果表明,填充墙的设置提高了结构整体刚度,自振周期减小,其布置形式导致结构位移增大和自振周期减小程度不一,且形成竖向刚度突变的薄弱层,薄弱层层间位移增大,薄弱层越往下结构顶点位移越大;填充墙承担了45%~60%剪力和弯矩,使得柱端弯矩和剪力大幅减小,改善结构受力性能,薄弱层处柱端弯矩和剪力会发生突变,并随薄弱层往下增加值越大。     

基于SAP2000的错层结构动力弹塑性时程分析

基于SAP2000建立常规错层结构和新型带钢管混凝土柱错层结构的有限元模型,并改变错层高度和钢管混凝土柱的截面尺寸两个参数。进行动力弹塑性时程分析,得出位移、位移角、基底剪力以及塑性铰出现的顺序和分布情况,对比各个错层结构模型的抗震承载能力的优劣,对错层结构抗震设计提供有效的参考方案。     

层间位移角在错层结构中计算问题探讨

错层结构由于竖向布置不规则、楼板布置不连续、易形成短柱等原因造成其抗震性能的消弱,然而,在当今结构设计中,错层结构往往不可避免。基此,文章基于整体建模和分层建模两种不同的建模方法对一典型错层结构建立模型,对两种不同建模方法下结构自振周期、层间位移角进行比较。结果表明,两种建模方法均可进行结构建模,但是分层建模时结构层间位移角需转换后才能得到真实的层间位移角;分层建模相比较于整体建模方法得到的周期大,层间位移角小,分层建模更符合结构的实际受力情况,应推荐使用;整体建模时结构刚度偏小,存在安全隐患。     

带跨层预应力斜支撑的高层钢框筒结构静力性能研究

对于高层钢框筒结构体系,风荷载起控制作用,结构顶层侧移、层间位移角不易控制,为提高钢框筒结构的抗侧能力,将柔性预应力索用于钢框筒结构,并运用SAP 2000有限元软件对跨层预应力支撑钢框筒结构和钢框筒结构的抗侧性能和剪力滞后效应进行分析、对比,进一步研究预应力支撑的初始预拉力、弹性模量、布置角度、截面直径和布置方式等参数对跨层预应力支撑钢框筒结构受力性能的影响。研究表明:对钢框筒结构施加预应力支撑,显著提高其抗侧能力,并改善结构局部的剪力滞后效应;跨层预应力支撑宜布置为45°左右的交叉剪刀形状;在实际钢框筒结构工程允许的范围内,预应力支撑应选取较大的弹性模量和直径。     

某部分框支剪力墙结构等效刚度比控制分析

转换层下部结构刚度对部分框支剪力墙结构的竖向刚度规则性和地震剪力传递突变程度有较大影响,等效刚度比是衡量转换层下部结构相对刚度的重要设计指标。本文对8度区某部分框支剪力墙结构等效刚度比的控制进行分析讨论。首先,通过转换层下部结构高度线性插值对等效刚度比进行修正,其次,通过调整转换层层高和转换层下部结构剪力墙厚度两种方式,分析不同等效刚度比对结构整体指标、构件受力和结构整体抗震性能的影响。结果表明,等效刚度比越大,转换层与其上一层的层间位移角比和有害层间位移角比越小,等效刚度比小于1.0时,转换层与其上一层的有害位移角比突变增大;设置转换层对转换层以上3层的地震剪力分配产生了较大影响;框支框架的相对刚度比越大,水平力传递突变程度越小;随着等效刚度比增加,结构主要屈服部位由结构底部转移至转换层以上部位。     

超高层错层隔震体系地震响应研究

超高层错层隔震体系是层间隔震体系基础上发展而来的一种隔震结构。建立了某超高层错层隔震结构有限元模型,分别输入普通地震动、远场类谐和长周期地震动和近断层脉冲型长周期地震动3种不同类型的地震动,分析错层隔震结构在3种地震动作用下的响应,并与层间隔震结构响应进行分区比较。结果表明：错层隔震结构和层间隔震结构在3类地震动作用下层间位移较小,基底剪力较小,塑性铰少,两种结构均具有良好的减震效果;在普通地震动作用下,错层隔震结构相比于层间隔震结构层间位移减小、基底剪力减小,其减震性能较层间隔震结构更优;错层隔震结构在不同长周期地震动作用下减震效果具有一定差异性,在近断层脉冲型地震动作用下的减震效果稍优于层间隔震结构的,在远场类谐和长周期地震动作用下的减震效果稍劣于层间隔震结构的。在受远场类谐和长周期地震动影响的区域,错层隔震结构在设计时需对中部隔震层附近的核心筒予以充分关注。     

C形平面构筑物温度效应有限元分析

大型混凝土风洞结构体系温度效应明显,结构支座、剪力墙设计难度较大。利用有限元分析法分析平面C形复杂风洞结构体系在温度作用下风洞结构支座的布置形式。根据支座3种不同的连接形式,对比3种不同的支座设置方案;通过结构固定端剪力墙剪力和关键支座剪力的比较,以及结构体系关键部位的位移的比较,确定结构布置的最优方案。分析在采用最优结构布置方案时风洞筒体在温度作用下板单元温度应力分布情况。     

竖向构件布置对梁式转换层结构刚度的影响

以一栋97.4 m的梁式转换高层建筑为研究模型,采用基于壳元理论的有限元软件SATWE进行分析,研究上部剪力墙的不同布置方式对结构刚度比、位移比、周期及底部剪力、底部弯矩的影响。详细阐述了结构上部剪力墙在不同布置方式下结构的刚度比、周期、底部剪力、底部弯矩的递变规律,得出一些有意义的结论,供设计时参考。     

基于ABAQUS的高层隔震剪力墙结构转换梁内力分析

在带转换层的框支剪力墙结构中,应用基底隔震技术,形成带转换层的框支剪力墙隔震体系。在地震作用下,该体系内力传递途径复杂,得到转换梁、上部剪力墙和隔震支座的受力特点和内力变化规律是该类结构体系成功设计的关键。首先利用有限元软件ETABS对高层框支剪力墙隔震结构进行地震反应分析,然后取三维ETABS模型隔震层、转换梁及上部3层剪力墙组成二维ABAQUS简化模型,分别对剪力墙满跨、中跨和边跨布置的转换梁进行分析,研究了转换梁上部剪力墙、转换梁及隔震支座的内力变化规律。结果表明：三维模型结构在地震作用下,上部结构在水平地震作用可以按抗震设防烈度降低1度进行设计,隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求;二维简化模型结构在外荷载作用下,抵抗水平荷载的能力更好;不同布置的剪力墙与转换梁共同作用抵抗外部弯矩和剪力,剪力墙中跨及满跨布置时,转换梁出现应力集中,边跨布置时剪力墙出现应力集中,隔震设计时应对转换梁与剪力墙进行承载能力验算。     

错层对地下室顶板作为嵌固端影响分析

采用PMSAP分析软件,对一地下室顶板出现错层的工程实例进行弹性反应谱分析,对比无错层、错层未加强、错层加强3种模型的周期、振型等动力特性,以及顶点位移、层间位移角、层间剪力、楼板应力分布等地震反应特征,分析错层对地下室顶板嵌固能力的影响,并对错层处主梁加腋等技术措施效果进行了验证,以供参考。     

基于能量变分法的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应研究

通过能量变分法,提出了基于三个广义位移函数的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应微分方程和基于有限差分法的半解析半数值解法。分别以简支梁和连续梁为算例,采用有限元法进行验证性分析,并采用所提出的分析方法研究了几何参数对剪力滞效应的影响。结果表明:建议的理论计算公式的计算结果与有限元分析结果吻合较好;均布荷载作用下简支梁全长范围内基本表现为正剪力滞效应,而连续梁在边跨和中跨正弯矩区也呈现正剪力滞效应,且在反弯点附近连续梁翼缘有效宽度系数会出现奇异值;宽跨比是剪力滞效应的显著影响因素,宽跨比在0.234～1.000范围内变化时,其值越大,剪力滞效应越明显;宽高比在1.0～5.0范围内时,对剪力滞效应基本没有影响。     

不同地震剪力系数控制方案对某超高层建筑结构抗震性能的影响

地震剪力系数是结构抗震设计的重要参数,我国现行抗震设计规范对最小地震剪力系数有明确的限值要求,当楼层的最小地震剪力系数不满足要求时,需调整结构基底剪力和各楼层的水平地震剪力使其满足规范的要求,当基底剪力与规范限值相差较多时,尚需调整结构布置或改变结构体系使其满足要求。工程实践表明,对于基本周期较长的超高层建筑一般很难满足最小剪力系数限值要求,若采用调整结构布置的方法,往往会导致材料用量大幅增加。以位于8度抗震设防区的某超高层建筑结构为例,分别采用三种不同的楼层地震剪力系数控制方案建立三个模型,并对其进行了多遇地震弹性分析、罕遇地震弹塑性分析和材料用量对比。研究表明,改变结构布置使所有楼层的计算地震剪力系数满足规范要求设计的结构(模型A),刚度最大,材料用量最大;对不满足最小地震剪力系数要求的楼层,采用放大地震剪力按规范验算位移,并进行构件设计的结构(模型B),其刚度和材料用量均低于模型A;不改变结构布置,先按规范验算位移,再对不满足最小地震剪力系数要求的楼层放大地震剪力使之满足规范要求并进行构件设计的结构(模型C),其刚度和材料用量均略低于模型B。在罕遇地震作用下结构弹塑性响应方面,三个模型均能满足规范要求,模型B与模型C的位移响应较为接近,模型A的位移响应略小。     

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。     

隔震层位置对隔震结构地震响应影响分析

以一栋地下一层地上三层框架结构为例,根据隔震层位置分别建立地下室地面以下的基础隔震、地下室顶板下部隔震以及非隔震结构模型。运用ETABS软件进行反应谱和时程分析,计算结构在地震作用下的基本周期、楼层剪力、层间位移,并与非隔震结构进行对比,得到隔震层位置变化时结构的地震响应。对比得知,结构采用隔震技术后结构周期较非隔震结构延长了4.5~5倍,当隔震层设置在地下室地面以下时,周期延长更多;采用隔震技术后结构的层间剪力和层间位移均有明显减小;隔震层位置变化对上部结构层间剪力影响较小,但对一层层间位移有显著影响。在工程设计时可根据工程实际的特点选择更适合隔震方式。     

河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖稳定性能分析

以河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖为研究对象,考虑几何和材料非线性、活载布置方式及初始几何缺陷分布模式和大小等因素,对结构进行特征值屈曲和非线性屈曲的荷载-位移平衡路径全过程分析。研究表明:半跨活载布置对稳定承载力无不利影响,恒载及活载全跨布置、初始几何缺陷按第2阶屈曲模态分布时,结构稳定承载力最小。活载布置方式影响结构屈曲位移形态,活载全跨布置时局部凹陷区域为沿短轴跨度方向呈不对称形式分布,活载半跨布置时局部凹陷均位于活载最不利布置一侧呈带状分布。弦支穹顶结构对初始几何缺陷的变化比较敏感,结构由无缺陷到缺陷增加至跨度的1/100过程中,荷载-位移曲线平衡路径出现两种不同的模式。     

关于某错层框架结构的设计与思考

通过某错层框架结构的设计,分析了错层结构的动力性能和结构特性,总结了错层框架结构的结构布置、建模与计算参数的选取、位移比校核及抗震构造措施等相关设计内容,并针对错层框架结构的受力特点提出了一些待思考和研究的问题。     

不同巨型支撑设置对中国建筑千米级摩天大楼的影响

以高1 180m的中国建筑千米级摩天大楼为载体,在3个周边单塔+中央交通核每100m通过2层连接平台刚性连接而成巨型组合结构体的3个单塔上设置5种不同的巨型支撑布置方案,同时也考虑了在连接平台桁架上设置不同斜撑方式的影响,来研究巨型支撑对结构刚度、刚重比、周期、楼层剪力、位移及框架承担剪力占基底剪力百分比等结构设计控制指标的影响。研究结果表明:连接平台桁架上下设置X形斜撑对结构提供的刚度明显大于人字形斜撑;巨型支撑可显著提高结构的整体刚度,增大结构的刚重比,减小结构的周期和楼层位移角;巨型支撑对结构的刚度比、楼层剪力影响不大;巨型支撑可显著增大外框承担的剪力,增强外框架的刚度,提高框架承担基底剪力的百分比。     

同时设置金属和粘滞阻尼器的钢框架结构减震效果研究

利用有限元软件SAP2000对同时设置金属阻尼器和粘滞阻尼器的15层钢框架结构分别作了多遇地震和罕遇地震下的弹塑性时程分析。分析中,所有阻尼器均布置在横向框架的两个边跨,根据两种阻尼器组合方式的不同定义了不同的分析工况,且比较了各工况时的楼层最大位移、层间最大位移角、层间最大剪力系数等地震响应值,从而讨论了各自的减震效果。研究结果表明:同时使用金属阻尼器和粘滞阻尼器进行减震控制时,两者可以较好地协同工作,从而减小结构的地震响应值,而且通过合理地调整其相对位置与数量,可以将结构在地震作用下的各响应值控制在理想的范围内。与此同时,仅需在结构下部2/3左右楼层设置阻尼器就能够较好地控制结构各层的侧移,从而取得较好的经济效益。本文的研究结果可为结构抗震设计提供有益的参考。