关于核心单筒式悬挂结构的两个问题

核心单筒式悬挂结构中，核心筒体要承受所有的水平力及竖向力，所以核心筒体的高宽比及顶点侧向位移是这种结构的两个重要问题。文章从结构力学的基本原理出发，给出核心筒体在不同抗震烈度下的高宽比限值，并且提出了一个减少核筒顶点侧向位移的有效措施，所有这些可为建筑师和结构师提供一定的理论参考。     

基于结构设计的基础隔震结构高宽比限值的研究

本文研究了橡胶支座基础隔震结构的高宽比限值。研究基于保证隔震结构在强震中不倾覆的两个充分条件,一个是橡胶隔震支座不能产生拉应力,另一个是隔震支座压应力不超过容许值。本文推导了隔震结构高宽比限值的显式并给出了针对不同建筑类别、不同设防烈度、不同场地条件和不同隔震层阻尼比的高宽比限值。在支座的轴力计算中,还考虑了竖向地震作用和荷载的最不利组合。研究发现,当控制条件为支座不产生拉应力时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而增加;当控制条件为支座压应力不超过容许值时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而减小。因此,存在一个临界周期使高宽比限值取得极大值。研究还发现,存在一个最大的隔震结构周期使高宽比限值等于零或隔震层位移超过容许值。将隔震结构的周期与临界周期和最大隔震周期比较,就可以得到相应高宽比限值的表达式。最后,按照简单、安全的原则,将各种工况下的高宽比限值进行了归并,给出了高宽比限值的设计建议值。同时,还按设计规范提供的结构周期计算公式计算了隔震结构的高度限值。     

基础隔震结构高宽比限值研究

本文研究目的是得到隔震结构在各种工况下的高宽比限值,这对隔震结构设计是必要的。橡胶隔震支座不能产生拉应力和隔震支座压应力不超过容许值是保证隔震结构在强震中不产生倾覆的充分条件。基于这两个条件,本文推导了隔震结构高宽比限值的显式并给出了针对不同建筑类别、不同设防烈度、不同场地条件和不同隔震层阻尼比的高宽比限值。在支座的轴力计算中,考虑了水平地震作用、竖向地震作用和重力荷载代表值的共同影响以及荷载的最不利组合。研究发现,当控制条件为支座不产生拉应力时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而增加;当控制条件为支座压应力不超过容许值时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而减小。因此,存在一个临界周期使高宽比限值取得极大值。研究还发现,存在一个最大的隔震结构周期使高宽比限值等于零或隔震层位移超过容许值。将隔震结构的周期与临界周期和最大隔震周期比较,就可以得到相应高宽比限值的表达式。     

悬挂结构在耦合地震下的抗震研究

针对核筒悬挂结构,建立了三维有限元模型,并且考虑材料非线性,在耦合地震的作用下,进行了弹塑性时程分析,得到了结构不同部位各节点的响应。将结果与单维地震作用下的结构响应进行比较,总结了耦合地震作用下悬挂结构响应的规律,对悬挂结构进一步的抗震研究和设计提供参考。     

建筑结构构件与结构体系中的剪力滞后效应分析

首先采用有限元分析了建筑钢结构常用截面形式的连续梁中存在的剪力滞后现象,着重分析了悬挑长度、截面高宽比等因素对悬臂钢箱梁剪力滞后效应的影响;根据分析结果建议,当钢箱梁的翼缘板宽厚比不满足规范塑性设计的限值要求时,应在设计时考虑剪力滞后效应。然后分析了高层框架-核心筒结构及筒中筒结构中剪力滞后效应的分布规律,并研究设置巨型斜撑或加强层对高层框架-核心筒结构剪力滞后效应的影响。     

核筒悬挂结构中配置CFRP索的悬挂大梁设计

本文介绍了悬挂结构的特点,对核筒悬挂建筑结构中悬挂大梁进行了分析.阐述了配置CFRP索作为预应力主筋的核筒悬挂大梁的分析与设计方法,并给出了悬挂大梁的挠度计算公式.最后以矩形实腹式悬挂大梁的设计为例,具体说明了配置CFRP索的悬挂大梁在弹性阶段的设计步骤和验算方法.     

贵阳201大厦结构体系研究

为满足建筑新颖而有特色的造型,贵阳201大厦采用支撑筒悬挂结构体系,分为主结构、子结构和悬挂桁架体系三部分。主结构为由12根钢管混凝土柱和偏心支撑组成的支撑筒;子结构为钢框架结构;悬挂桁架体系沿高度分3段设置,每段子结构设置6榀受力自平衡的悬挂桁架。分析表明:该结构体系各项相关参数满足规范要求;除因悬挂带来平面外挑和收进不规则外,其余各项均规则;风荷载作用下结构顶点加速度符合高钢规限值要求。稳定分析表明结构不会发生整体失稳。悬挂桁架节点分析表明在风荷载和罕遇地震作用不利工况下节点仍处于弹性受力状态,且悬挂桁架不会发生失稳。     

某框架支撑角筒悬挂复杂钢结构设计

南京江北市民中心工程项目采用框架支撑角筒悬挂复杂钢结构体系,结构设计时通过在中庭和悬挑弓形区域设置悬挂桁架,以减小楼面跨度,将楼面荷载合理地传到角筒,达到满足建筑对大空间的要求;在角筒内分段设置普通钢支撑和屈曲约束支撑,以提高角筒承载能力,并在结构上形成多道抗震防线;考虑实际的施工次序,进行施工模拟分析,计算悬挂桁架真实的内力和竖向位移。采用多种软件对结构进行小震、中震和大震下的计算分析。结果表明,主体结构满足C级抗震性能目标要求;屈曲约束支撑在大震作用下具有良好的耗能能力,保证了角筒竖向构件的安全;悬挂桁架的挠度虽然满足相关规范的限值要求,但其跨中竖向位移已非常之大,设计和施工均需重视。     

框架-偏置筒体——成都国金中心四号塔楼结构设计

成都国金中心四号酒店及住宅大楼地上51层,总高198 m,建筑的高宽比8.83,筒体高宽比18.7,采用了框架-偏置筒体结构体系.筒体外侧剪力墙内,通过布置型钢暗柱,满足了筒体加强区罕遇地震不屈服的性能化要求,并增强了筒体的延性;通过合理布置框架柱,有效满足了建筑对室内净高和结构对侧向刚度的综合要求;框架柱中设置型钢,...     

高层斜交网格筒结构体系剪力滞后效应研究

利用SAP2000建立不同几何参数的高层斜交网格筒结构模型,在水平风荷载作用下对其进行弹性分析。介绍了高层斜交网格筒结构的剪力滞后现象与基本特点,研究了高层斜交网格筒结构在水平荷载作用下剪力滞后效应的产生机理,并与框筒结构的剪力滞后效应进行对比。分析了斜柱角度、主环梁跨高比、结构高宽比、结构长宽比以及有无角柱对高层斜交网格筒结构剪力滞后效应的影响。结果表明:与框筒结构相比,斜交网格筒结构剪力滞后效应较小;在侧向刚度最优区间内斜交网格筒结构底层剪力滞比随斜柱角度的增大而增大,当斜柱角度超过约80°时,随着斜柱角度的增加底层剪力滞比迅速增大;斜交网格筒结构高宽比越大,结构底层剪力滞比越小;斜交网格筒结构长宽比越大,结构底层剪力滞比越大,剪力滞后效应越明显。     

半刚性悬挂结构体系减振避震机理及参数优化

提出了一种新型悬挂结构体系--半刚性悬挂结构体系。该结构体系在悬挂楼段与转换层之间设置半刚性层,其间设置减振阻尼装置。通过时域内输入El Centro波、Taft波以及人工波,验证了该体系具有良好的动力响应特性。根据随机振动理论,在复数域内推导了体系的随机振动响应表达式;以主体核筒结构顶点位移和半刚性层的层间位移为目标函数,编制了MATLAB计算程序,对体系中影响结构动力响应的阻尼器的刚度和阻尼、悬挂质量比及半刚性连接的转动刚度等进行参数分析。计算结果表明：该体系能够有效减小地震动力响应,半刚性层的层间位移较大,主体结构顶点位移和悬挂楼层的层间位移较小;对于文中给出的结构算例存在最优参数组合：阻尼器刚度和阻尼分别为1×107/N/m和1×107N•s/m,悬挂质量比取3.0,半刚性连接转动刚度为3.14×104N•m/rad;当半刚性悬挂结构的参数取得最优组合时,主体结构动力响应和半刚性层层间位移均可得到较好的控制,结构的减振避震性能明显提高。     

核筒悬挂结构随机动力响应的参数优化设计

高层建筑核筒悬挂结构是在核筒与悬挂框架之间设置阻尼器,以减小地震作用下的结构动力响应。在频域内应用复模态叠加与虚拟激励相结合的方法,建立悬挂减振结构的随机地震响应分析方法,在此基础上针对一个典型的算例,以核筒顶点位移、悬挂框架层间位移为优化目标,给出核筒与悬挂框架间阻尼器连接和弹簧连接的合理布置方案及参数优化结果。研究表明,选择在核筒与悬挂框架间综合设置弹簧连接和阻尼器连接,并合理地选择相应的参数,可以显著地提高结构体系的消能减振效果。     

地震动速度脉冲对不同高宽比基础隔震结构抗震性能的影响

为研究近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构地震反应的影响,建立了不同高宽比的传统抗震及基础隔震框架结构有限元模型,选取了6条具有向前方向性效应和滑冲效应速度脉冲的实际近断层强震记录作为结构基础输入地震动,对8个模型进行了非线性动力时程分析,对比分析了传统抗震及基础隔震框架结构模型的层间位移角、支座位移和基底剪力等反应。结果表明：在近断层速度脉冲型地震动作用下,随着结构高宽比的增加,基础隔震结构的层间位移角和基底最大剪力逐渐增加,而隔震支座位移有先增大后减小的趋势,且随着地震动峰值速度与峰值加速度比值的增大,隔震支座位移也逐步增大;基础隔震对高宽比小于3的结构具有较好的减震效果,且高宽比越小其减震效果越好,但是当结构高宽比为4时,基础隔震效果较差;近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构底部楼层的不利影响会导致结构出现倒塌破坏。     

围护墙多功能减震结构振动台试验研究

为研究围护墙多功能减震结构的减震特性和减震效果,按1∶3缩比制作围护墙钢框架减震结构模型和非减震结构模型,并进行模拟地震振动台试验,研究不同工况下的模型结构动力特性及随着输入不同加速度峰值的El Centro地震波激励下的加速度反应和位移反应。结果表明:结构的自振频率和振型控制与调谐质量阻尼器的个数有关,减震结构对于控制结构的加速度和位移响应非常有效,顶层的减震幅度最大,并在地震波为4 m/s2时,减震效果最佳。通过减震指标动力放大系数和减震率共同评价减震结构对加速度反应和位移反应的控制,说明减震结构对位移的控制效果更优。     

高层核筒悬挂结构地震响应的参数分析

本文基于地震响应时程,对高层核筒悬挂结构进行参数分析。首先给出了悬挂减振结构体系的计算模型,在此基础上给出了以主体核筒的顶点位移和基底剪力响应为综合优化目标,悬挂楼面的层间位移角为约束条件的优化数学模型,对设置于核筒和悬挂楼面之间粘滞阻尼器的刚度和阻尼系数进行优化。结果表明:存在最优阻尼器的阻尼系数,使得主体核筒的响应最小;当阻尼器的刚度较小时,可以忽略其对结构动力响应的影响;悬挂楼面的层间位移角作为约束条件,影响结构参数的优化值;通过设置合理的参数才能够同时满足优化目标和悬挂楼面的层间位移角限值。     

悬挂结构在双向地震耦合作用下的抗震性能分析

将空间核筒悬挂结构简化为考虑节点转动影响的串并联多质点系平面模型,建立其振动微分方程。编制MATLAB程序,得到结构水平和竖向自振特性,并用时程分析计算水平和竖向耦合地震波激励下结构的动力响应,与单维地震波激励相比较,结构部分构件响应有明显差异。通过对计算结果的分析,可以更全面地掌握核筒悬挂结构的抗震性能,对悬挂结构进一步的抗震研究和设计具有参考价值。     

框架悬挂结构的动力特性理论分析

从框架悬挂结构的自由振动基本方程入手,给出了框架悬挂结构中主体框架结构与悬挂楼层振型分量间的关系,并在悬挂长度及质量比相等的条件下,推导了框架悬挂结构频率计算的理论公式,从理论上对框架悬挂结构的动力特性进行了分析和研究,为进一步研究和分析悬挂结构的动力特性变化规律和减震机理提供了理论基础。     

框架悬挂结构的动力特性理论分析

从框架悬挂结构的自由振动基本方程入手,给出了框架悬挂结构中主体框架结构与悬挂楼层振型分量间的关系,并在悬挂长度及质量比相等的条件下,推导了框架悬挂结构频率计算的理论公式,从理论上对框架结构的动力特性进行了分析和研究,为进一步研究和分析悬挂结构的动力特性变化规律和减震机理提供了理论基础。     

某超高层建筑结构设计几个概念性问题的分析

框架-核心筒结构是目前我国超高层建筑结构设计的主要结构体系,结构抗侧力体系、刚重比、水平位移限值是结构概念设计的重要内容,文中通过确定结构方案并进行结构弹性计算分析,对超高层结构设计若干问题进行讨论并提出处理方法。     

土-桩-偏心结构相互作用体系振动台试验研究

为研究土与结构动力相互作用对偏心结构地震反应的影响规律,改进现有抗震设计,采用振动台试验方法对某单层偏心结构模型在刚性地基与桩筏基础条件下进行对比试验,对模型制作材料力学性能进行了测试,分析和比较了偏心结构位移响应组成关系。结果表明：地基刚度对结构自振特性的影响主要表现为振型间耦联反应程度的降低和体系阻尼比的增大;地基对基础的约束能力影响了上部结构振动反应的大小与组成,考虑相互作用的偏心结构平扭变形幅度降低,总位移反应增大;结构应变反应振动频率降低,振动持时缩短,场地土的阻尼特性加快了结构振动能量的耗散;当偏心率较小时,结构主要表现为单自由度体系变形特征,扭转耦联效应随之减弱。试验结果为后续理论研究提供了依据。