钢框架-组合钢板墙核心筒结构的抗震性能分析

组合钢板墙是一种适用于高层建筑的新型抗侧力构件。对钢框架-组合钢板墙核心筒结构在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能进行分析,研究结构在罕遇地震作用下的破坏顺序和破坏模式,并与基本自振周期相近的钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能进行对比,以考查组合钢板墙对钢框架-核心筒结构抗震性能的影响。分析结果表明,在多遇地震作用下,钢框架-组合钢板墙筒体结构和钢框架-钢筋混凝土筒体结构的抗震性能相差不大;在罕遇地震作用下,钢筋混凝土核心筒很快发生塑性损伤,随即刚度严重退化,而组合钢板剪力墙中的钢板先屈服,可以减缓核心筒的刚度退化,提高核心筒的延性,从而改善钢框架-核心筒结构的抗震性能。     

某超高层框架-核心筒结构弹塑性时程分析

采用建研数力开发的弹塑性动力时程分析软件SAUSAGE,建立了某实际超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的有限元分析模型。在此基础上对该框架-核心筒结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。利用SAUSAGE软件的非线性计算能力和后处理功能,获得了最大层间位移分布、楼层剪力分布和各类构件的损伤分布与发展等多项结构地震响应结果。分析结果表明,结构在罕遇地震下具有良好的抗震性能,能够满足"大震不倒"的设防要求。     

钢框架—钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能分析

近年来,随着建筑工程领域的快速发展,钢框架-钢筋混凝土核心筒在很多建筑结构中得到了广泛的应用。为了提高钢框架-钢筋混凝土核心筒在地震作用下的协同工作性能,以此来降低竖向荷载作用,需要通过在框架结构上安装斜撑框架和增加大型斜撑设备等措施,达到稳定结构的作用。本次研究中主要利用有限元软件分析方法,对钢框架-钢筋混凝土核心筒在地震作用下的性能进行简单的分析,在此基础上对钢框架-钢筋混凝土核心筒的协同工作能力进行研究,最后讨论了竖向荷载作用下的变形作用,最后做出总结。     

方钢管混凝土框架-RC核心筒结构抗震性能分析

方钢管混凝土框架-RC核心筒结构因其质量轻、构件截面尺寸小、施工方便和抗侧刚度大等优点,正被越来越广泛地运用于高层建筑中。然而,目前有关其整体抗震性能的研究尚处于初步阶段,并不完善,仍缺乏一套成熟的抗震理论,为揭示其抗震特性,以一典型方钢管混凝土框架-RC核心筒结构为例,运用有限元软件对其进行多遇地震和罕地震作用下的动力时程分析,并与钢筋混凝土框架-核心筒结构进行对比,结果表明方钢管混凝土框架-RC核心筒结构不仅能够满足"小震不坏,大震不倒"的设防要求,而且其在小震和大震作用下的抗震性能均优于钢筋混凝土框架-核心筒结构。     

高层钢筋混凝土框架-核心筒结构体系的优化研究

框架–核心筒结构体系在我国高层建筑中十分常见,这种结构形式综合了多种结构体系性能优势,确保了高层建筑结构的稳定性。根据以往工作经验,对框架–核心筒结构设计理论进行总结,并从高层建筑抗震性能优化、强度性能优化、加强层设计、加强层数量对结构地震反应力的影响4方面,论述了高层钢筋混凝土框架–核心筒结构体系的优化研究。     

基于PERFORM-3D的框架核心筒结构抗震性能评估

框架核心筒结构是高层建筑常用的结构体系,如何准确模拟结构在非线性状态的地震响应至关重要。本文建立了某框架核心筒结构动力弹塑性分析模型,分析了大震下结构的变形、耗能以及构件的塑性变形特征,评估结构性能。结果表明结构的抗震性能较好,满足预定的性能目标,PERFORM-3D较适合对结构进行弹塑性分析。     

既有钢筋混凝土结构抗震设防目标与性能评估

以基于性能的抗震设计与评估理论为基础,考虑既有钢筋混凝土结构性能特点,结合我国现行抗震设计规范,对国内外规范及相关研究成果进行对比分析,给出既有建筑地震作用取值方法、抗震设防性能目标及性能指标的量化标准。给出既有建筑结构有限元分析模型的建立方法,形成较为系统的既有建筑抗震性能评价体系,其实用性及有效性通过对某一实际工程进行的抗震性能评估得以验证。分析结果表明：既有建筑结构抗震性能较拟建之初有明显降低,有必要建立既有建筑结构有限元分析模型。在进行抗震性能评估时,为获得较合理的评估结果,应根据后续使用期确定相应地震作用取值。结合给出的抗震性能目标、性能指标及其量化标准,该评价体系能够对既有钢筋混凝土结构进行合理、可靠的抗震性能评估。     

基于性能的框架-支撑芯筒结构抗震评估

框架一支撑芯筒结构是指采用支撑框架核心筒代替框筒结构中钢筋混凝土核心筒的一种结构体系。以闽投营运中心为例,进行基于性能的抗震评估。采用三维弹塑性模型对结构进行多遇地震和设防地震作用下的弹性时程分析及罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,重点研究罕遇地震作用下结构构件的性能状态和塑性发展状况,寻找结构抗震的抗震薄弱部位。结果表明,闽投营运中心能够满足各项既定的抗震性能目标。此外,为保证薄弱层具备足够的变形能力且不转移,可将钢支撑替换成防屈曲约束支撑。该成果对框架一支撑芯筒结构体系的设计具有一定参考价值。     

高烈度地区某超高层混合结构设计

高烈度地区某超高层结构地面以上部分57层,地面到大屋面高度为246.25m,采用钢管混凝土柱-型钢梁-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架结构体系。通过多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的结构受力性能分析,论证了结构的抗震安全性。介绍了核心筒剪力墙、外围框架柱以及加强层等关键部位的设计思路。通过工程实践验证了高烈度地区混合结构通过合理的结构体系设计形成多道抗震防线,保证结构整体安全性能的可行性。     

某超高层框架核心筒结构方案对比分析

超高层建筑中结构体系的选择至关重要,将直接影响整个工程的经济合理性。文章对某一超高层框架核心筒结构分别采取了以下三种结构体系进行了整体结构计算:钢筋混凝土框架核心筒结构、型钢混凝土柱框架与钢筋混凝土核心筒结构、钢管混凝土柱-钢梁框架与钢筋混凝土核心筒结构,并从承载能力、抗震性能、工程经济效益等角度对三种方案进行了对比分析。     

采用铅黏弹性连梁阻尼器的框架-核心筒结构减震分析

针对高烈度区某高层框架-核心筒结构弹性层间位移角不满足规范要求,采用铅黏弹性连梁阻尼器进行消能减震设计。分别通过ETABS和PERFORM-3D软件对原结构和减震结构进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比结构减震前后的地震响应并分析阻尼器的耗能表现。结果表明,铅黏弹性连梁阻尼器用于框架-核心筒结构中可有效提高整体结构的抗震性能,并能减缓或避免主体结构构件的塑性破坏,发挥连梁第一道防线的作用,保护主体结构的安全。     

设计性能目标下RC框架结构抗倒塌能力研究

针对小震丙类、小震乙类、中震不屈服和中震弹性4个性能目标,采用增量动力时程分析方法（IDA）对钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力进行了分析。以小震丙类建筑为基准,研究结果表明：抗震措施和地震作用是影响结构抗震性能的重要因素;严格按照抗震规范设计的框架结构,具有较高的安全储备,基本上能够达到“大震不倒”的性能目标;6度设防时,按乙类建筑提高抗震措施或按中震性能目标提高设计地震作用,对结构的抗倒塌能力影响不大;7度设防时,按中震性能目标设计能显著提高结构的抗倒塌能力;8度设防时,提高抗震措施等级和提高设计地震作用都能够大幅提高结构的抗倒塌能力,尤其按中震设计的钢筋混凝土框架结构能够抵御加速度峰值1000gal以上的地震作用。     

RC框架-核心筒结构弹塑性分析模型与典型算例分析

在PERFORM 3D软件中,建立了基于纤维模型理论、适用于钢筋混凝土(RC)框架-核心筒结构抗震性能评估的弹塑性分析模型,并给出了非线性模拟中所需要的钢筋及混凝土材料本构、连梁剪切铰变形性能等其他参数建议取值。完成了多个RC框架及剪力墙构件模型试验的模拟分析,表明建议模型对于分析RC结构基本构件具有较高的准确性,计算效率高。利用建立的分析方法,完成了根据中美抗震设计规范分别设计的两座相似的RC框架-核心筒高层结构的建模和系列抗震分析。结果表明:峰值荷载前两个方案的基底剪力-顶点位移曲线比较接近,美方设计方案结构的初始刚度略大,峰值荷载后二者有所差异;模型结构的屈服次序依次为连梁、框架梁、墙肢、框架柱,屈服次序合理,符合预期目标,美方设计方案连梁屈服较早;在罕遇地震作用下,美方设计方案结构x向的最大层间位移角约1/220,为中方设计方案的最大层间位移角的0.9倍;美方设计方案的连梁变形状态介于生命安全状态(LS)与防止倒塌状态(CP)之间,中方设计方案连梁没有超过生命安全状态(LS);美方设计方案底部内筒外壁受拉侧墙肢弯矩沿层高分布略大于中方设计方案,两个方案底层墙肢边缘构件竖向钢筋的最大拉应变分布接近,均刚刚进入屈服水平。     

基于一致倒塌风险的建筑抗震评价方法研究

建筑结构的抗震能力、尤其是抗倒塌能力设计目标应根据其所在场地未来一定设计使用年限内可能遭遇的地震危险性来设定。首先介绍了基于动力增量分析（IDA）的结构倒塌易损性分析方法,随后结合地震危险性分析,分别给出了结构抗倒塌能力和结构所面临地震危险性的概率模型,进而根据结构在未来一定设计使用年限内的倒塌概率,对建筑结构的抗地震倒塌风险进行定量评价,并给出了相应的计算方法。以一座7度抗震设防的RC框架结构为例,计算了该RC框架结构在3个同为7度抗震设防而地震危险性不同地区的地震倒塌风险,指出仅以抗震设防烈度作为建筑结构抗震设计的依据所存在的不足,建议应基于一致倒塌风险进行结构抗震设计,并提出了相关结构抗震设计方法需开展的研究工作。     

Collapse safety margin-oriented seismic retrofit strategy for corroded reinforced concrete frames using fibre reinforced plastics

Considering residual service life, this paper presents a collapse safety margin-oriented seismic retrofit strategy for corroded reinforced concrete (RC) frames using fibre reinforced plastics (FRP). With the assumed uniform corrosion model, corrosion-induced initial damage combined with subsequent earthquake-induced damage is identified by the multi-mode-based global damage model developed previously. The collapse-level earthquake intensity determined by incremental dynamic analyses (IDA) with the damage model and the maximum considered earthquake (MCE)-level intensity considering residual service life are combined to generate the time-variant collapse safety margin assessment of corroded RC structures. Based on this assessment, the collapse safety margin-oriented FRP seismic retrofit strategy is proposed and demonstrated on a 4-storey frame. The damage model originally developed for earthquake scenarios has also exhibited its rationality for characterising corrosion-induced initial damage and its influence on coupled damage development with subsequent earthquake excitation. Seismic retrofitting with FRP composites should consider the effects of the corrosion development stage, target collapse safety margin and residual service life. FRP retrofits can cause decreases in the MCE-level collapse probability and increases in the collapse resistance of corroded RC structures. Retrofitting carried out at different times achieves different efficiencies and different time-variant collapse safety margins within the residual service life.     

考虑应变率效应的钢筋混凝土动态纤维梁单元模型

为准确描述钢筋混凝土结构的非线性地震灾变过程，建立了一种基于显式算法可考虑地震作用应变率效应的钢筋混凝土动态纤维梁单元模型，并以材料子程序(VUMAT)的形式嵌入ABAQUS有限元分析平台中。对混凝土、钢筋以及钢筋混凝土柱动态加载试验进行了数值模拟，测试并验证该模型用于钢筋混凝土材料及构件动态性能分析的准确性和有效性。研究结果表明，所提出的钢筋混凝土动态纤维梁单元模型计算精度较高，能够准确并实时反映地震作用下应变率对材料及构件动态性能的影响，可为精确计算钢筋混凝土结构在地震作用下的非线性动力反应提供理论基础。     

强震作用下钢筋混凝土结构的数值模拟

强震作用下建筑结构的抗倒塌能力是基于性能抗震设计的核心目标,故对建筑结构在强震作用下的复杂非线性行为特别是倒塌破坏模式进行模拟和预测对于研究建筑物的安全性以及评估地震损失有重大意义。基于目前结构数值模拟的最新研究进展,利用大型通用有限元分析软件MSC.MARC平台,提出可用于钢筋混凝土框架剪力墙结构地震响应分析的弹塑性数值分析模型,并通过一个实际算例演示该分析模型在模拟RC框剪结构强震作用下倒塌过程,表明其可用于RC框剪结构复杂抗震非线性行为的模拟和预测     

等效线性化方法在RC框架结构设计中的应用

为研究罕遇地震作用下等效线性化方法在RC框架结构设计中的应用,基于现有的结构非线性响应的等效线性化方法,通过与RC框架结构非线性时程分析结果对比,分析不同的等效线性化方法计算罕遇地震作用下结构地震响应的有效性,并确定等效线性化参数的取值;按基于等效线性化的设计方法及现行规范方法分别设计了分析算例,通过非线性动力时程分析,对比了框架结构实现预期强震破坏模式的效果。结果表明：同时考虑刚度折减和附加阻尼的割线刚度等效线性法可更好模拟结构强震非线性反应;基于等效线性化的设计方法可更好地实现结构在罕遇地震作用下的预期破坏模式。     

Analytical Model for Viscous Wall Dampers

By now, many civil engineering researchers have extensively studied the application of earthquake energy dissipation systems in seismic‐resistant buildings. Earthquake energy dissipation systems play an important role in enhancing the sustainability of structures against seismic excitation. Frame buildings are strengthened by installing damper devices as supplemental structural members. This article presents the finite‐element‐based development of an analytical model for a viscous wall damper (VWD) device, an alternative to other earthquake energy dissipation systems, which can diminish the effect of earthquakes on structures and improve the seismic performance of multistory buildings subjected to ground motion. The constitutive law of VWDs has been formulated and integrated to develop a finite element model of VWD compatible with the reinforced concrete (RC) structure analytical model. Then, the finite element algorithm has been developed for inelastic analysis of RC buildings equipped with VWD devices capable of detecting damage to both structural members and damper connections under dynamic loading. Based on the developed system, the special finite element program was codified and verified by applying it to a real model of a RC building with supplementary VWD devices. Influence of VWDs on seismic performance of the RC building during earthquake excitation was evaluated. The proposed analytical model for VWD is verified by using experimental test data and analysis result proved that this energy dissipation system succeeds by substantially diminishing and dissipating a structure's induced seismic responses. Also the parametric study indicated that the damping coefficient is very effective on performance of VWD.