考虑结构整体特性的钢筋混凝土框架震后残余侧移响应研究

为了研究钢筋混凝土框架结构震后残余位移及结构整体特性对其影响,首先对3个楼层数不同的钢筋混凝土平面框架结构进行静力推覆分析,得到结构第一模态推覆曲线及相应等效三线形推覆曲线,进而基于等效推覆曲线获得结构整体的屈服后刚度比和下降段刚度比。其次,通过对钢筋混凝土平面框架结构在3个地震动强度水平、22条地震动记录输入下的弹塑性时程分析,分别计算得到最大层间位移角和最大残余层间位移角的平均值、标准差和变异系数,并分析结构整体特性如结构基本自振周期、屈服后刚度比、下降段刚度比等对最大层间位移角和最大残余层间位移角的影响,以及最大层间位移角和最大残余层间位移角之间的相关性。结果表明,最大层间位移角和最大残余层间位移角受结构基本自振周期影响明显,同一地震动强度水平下,两者均随结构基本自振周期的增大而增大。随着结构屈服后刚度比的增大和下降段刚度比绝对值的增大,最大残余层间位移角也增大,其离散性也随之变大。与上部楼层相比,高强度水平地震动下非线性发展较为充分的结构下部楼层的最大层间位移角和最大残余层间位移角的相关性较好。     

木剪力墙布置数量对多层钢木混合结构抗侧力性能的影响

新型多层钢木混合结构是在钢框架上铺设木楼盖和木剪力墙而形成的一种新的建筑结构,这种结构形式兼具钢框架结构体系效率高及木楼盖和木剪力墙抗剪切变形能力强的优点;木剪力墙替代柱间钢支撑使建筑平面更加规整,可用于多层乃至小高层房屋。通过对不同组合形式的钢木混合结构进行pushover分析和非线性动力时程分析,来研究这种新型结构体系中剪力墙的抗侧力作用。结果表明,木剪力墙不仅能够有效的减小混合结构的自振周期和地震作用下的层间位移角,同时还能提高混合结构的抗侧刚度、抗侧承载力和延性。这种混合结构中,钢框架和木剪力墙可以共同工作,在地震作用下体现出较好的抗侧力性能。     

核心筒厚度对高层钢-混凝土混合结构抗震性能的影响

为了研究核心筒厚度对高层混合结构抗震性能的影响,利用同济大学MTS多高层钢结构设计系统,根据钢一混凝土混合结构抗震概念设计原理,采用典型的平面布置形式建立高层混合结构计算模型,计算在不同地震烈度、不同场地土、核心筒厚度不同时结构的最大楼层平均位移、最大层间弹性位移角.绘出不同情况下模型的最大楼层平均位移、最大层间弹性位移角变化曲线.得到核心筒厚度对高层混合结构抗震性能有较大影响,可为工程实用计算提供可靠的理论依据.     

钢木混合结构在不同性能水准下的层间位移角限值

钢木混合结构是一种主要由钢框架、内填轻型木剪力墙和钢木混合楼盖组成的新型结构体系。抗震设计中,层间位移角是衡量结构和非结构破坏程度的重要指标。为获得钢木混合结构在不同性能水准下的层间位移角限值、定义钢木混合抗侧力体系的屈服点,在有限元软件OpenSees中对120个不同参数的钢木混合抗侧力体系进行推覆模拟,得到具有95%保证率的屈服位移角为0.48%;为定义钢木混合结构倒塌极限状态性能点,选取10条不同地震记录,在有限元软件OpenSees中对考虑不同木剪力墙和钢框架抗侧刚度比的三层和六层钢木混合结构进行增量动力分析,得到具有95%保证率的倒塌极限状态层间位移角为2.43%。基于分析结果和已有试验现象,建议钢木混合结构立即居住和防止倒塌性能水准层间位移角限值分别取0.5%和2.5%。     

等效刚度比对框支转换结构抗震性能影响研究

改变一框支剪力墙结构主要受力构件的截面尺寸,获得16个等效刚度比值,应用SAP2000建立16个计算模型,研究等效刚度比对结构自振周期、位移、位移角、楼层剪力的影响规律,可为相似工程提供设计依据。     

大底盘双塔结构底盘刚度对结构受力影响

结合大底盘双塔结构特点,通过实例计算,采用工程分析软件PKPM中的SATWE,EPDA等模块分析了大底盘双塔结构随底盘刚度变化对结构自振周期、最大楼层位移和最大层间位移角的影响,总结得出了相应变化规律,可为以后同类结构分析和设计提供指导。     

高层钢-混凝土混合结构地震反应分析

针对目前高层建筑中常用的外钢框架-内混凝土核心筒混合结构体系的抗震性能实用计算开展研究,利用同济大学MTS多高层钢结构设计系统,根据钢-混凝土混合结构抗震概念设计原理建立计算机模型,采用时程分析法进行地震反应分析,计算输入3种地震波时结构最大楼层位移、最大层间位移角沿楼高的分布曲线。在合理选取一定数量的地震记录及典型结构形式的基础上,经分析得到该建筑物的自振特性。结果表明,结构的最大位移限值、阻尼比、地震波的输入方向等因素对结构的抗震性能均有较大影响。     

考虑楼梯协同作用的框架结构抗震性能分析

为研究在规范反应谱工况下,主体结构与楼梯协同作用时结构动力特性及内力变化规律。利用ETABS建立了3组初始振动模态不同的框架结构模型,研究楼梯对具有不同初始振动特性框架结构的影响。研究结果表明楼梯参与结构整体计算后,结构振型的次序可能会发生改变,同时结构初始刚度越小,结构自振周期减小幅度越大;通过分析3组模型在X、Y向反应谱工况下,楼梯对结构的楼层位移、层刚度及层间位移角的影响,得出3组结构模型的楼层位移、层刚度及层间位移角变化率随楼层的变化规律;分析楼梯参与结构整体计算对框架柱内力的影响,表明楼梯区格间的框架柱轴力增大较为明显而弯矩、剪力变化较小。     

关于框架加少量剪力墙结构抗震设计的探讨

一、问题的提出新规范实施以来 ,在施工图审查工作中 ,经常遇到框架结构布置少量剪力墙的情况 ,原因是有些结构按纯框架进行抗震计算时其层间位移角不能满足 1/ 550的限值要求[1 ,2 ] ;也有些纯框架在抗震计算时 ,抗扭指标不满足要求 ,或是扭转位移比 (楼层竖向构件最大弹性水平位移与楼层两端弹性水平位移的比值和最大层间位移与层间平均位移值的比值 )超过了 1 5的限值[1 ,2 ] ,或是扭转周期比 (结构扭转为主的第一自振周期Tt 与平动为主的第一自振周期T1 之比 )超过了0 9的限值[2 ] ,而这种结构在刚度相对较弱的一侧加了少量剪力墙后也…     

厚板转换层设置高度对结构抗震性能的影响

为了分析厚板转换层设置高度对结构抗震性能的影响,根据建筑结构抗震设计规范,系统研究了地震作用下结构的破坏机理及计算方法,建立了地震作用下结构的运动方程,采用自振周期、楼层位移及层间位移角作为结构抗震性能指标,基于振型分解反应谱法对各指标进行了研究。结果表明：随着厚板转换层设置高度的增加,结构低阶振型的自振周期增大;楼层位移变大,层间位移角增大,结构整体抗震性能下降。     

基于剪力比的黏弹性阻尼腋撑-RC框架结构设计方法

现有减震设计方法需进行繁琐的迭代,其效率有待提高。基于剪力比的概念,采用黏弹性阻尼腋撑,设置罕遇地震下腋撑与框架结构的耗能比,提出了基于剪力比的黏弹性阻尼腋撑-RC框架结构抗震设计方法。选取7条地震动记录,根据不同剪力比 α 对6层、9层、12层模型设置不同参数的腋撑,进行罕遇地震下弹塑性动力时程分析。研究了腋撑耗能占地震输入结构总能量的关系,并将各模型最大层间位移角与GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的规定值进行了对比。从层间位移角、层剪力、顶层最大位移值、顶层峰值加速度等方面比较了结构的减震效果。研究结果表明：对于高40m以下的框架结构,耗能比为0.6时,剪力比 α 的合理取值范围在0.10~0.20之间;剪力比α取0.15时,RC框架结构的最大层间位移角、顶层最大位移值均减少34%~45%,层剪力、顶层加速度峰值均减少19%~23%。     

Load-sharing mechanism in timber-steel hybrid shear wall systems

The lateral performance of timber-steel hybrid shear wall systems with regard to the interaction between the steel frame and the infill wood shear wall was investigated in this paper. A numerical model for the timber-steel hybrid shear wall system was developed and verified against test results. Design parameters, such as the lateral infill-to-frame stiffness ratio and the arrangements of wood-steel bolted connections were studied using the numerical model. Some design recommendations were also proposed based on the parametric analysis. In the hybrid shear wall system, the infill wood wall was found to resist a major part of the lateral load within relatively small wall drifts, and then the steel frame provided more lateral resistance. Under seismic loads, the infill wood wall could significantly reduce the inter-story drift of the hybrid system, and a complementary effect between the infill wood wall and the steel frame was observed through different lateral load resisting mechanisms, which provided robustness to the hybrid shear wall systems.     

钢筋混凝土框架结构竖向不规则参数的概率评估

采用蒙特卡罗模拟方法分析钢筋混凝土(RC)框架结构竖向不规则参数的抗震控制效果。以底层和中间层竖向楼层承载力和刚度不规则的5层和10层RC框架结构为分析对象,考虑地震动输入的随机性,通过非线性动力时程分析确定结构的最大层间位移角,并分析其随竖向不规则系数变化的规律和超越极限状态水准的失效概率。分析结果表明：楼层竖向承载力和刚度不规则对结构最大层间位移角的影响较大,最大层间位移角随竖向不规则系数的减小而增大,底层不规则较中间层不规则的影响大,承载力不规则较刚度不规则的影响大;竖向不规则对结构地震反应超越极限状态水准的失效概率有显著的影响,失效概率随竖向不规则系数的减小而增大,竖向不规则系数越小失效概率越大;承载力不规则系数为0.7和刚度不规则系数为0.8可作为竖向不规则参数的抗震控制点。     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明：震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

Seismic design and performance analysis of buckling‐restrained braced RC frame structures

Due to the stable hysteretic behavior, buckling‐restrained braces (BRBs) have been increasingly adopted in reinforced concrete (RC) frame structures to develop a dual structural system (BRB‐RCF). This study proposed an alternative strength‐based design approach that decomposes the dual BRB‐RCF system into two independent RC frame and BRB system using the BRB‐carrying story shear ratio. The design of RC frame is performed in an integrated manner by considering the BRB postyielding force demands. Three RC frames with five, 10, and 15 stories were employed as prototype structures, and seven story shear ratios ranging from 0.1 to 0.7 were used to generate a total of 21 structural modes. The material usage, maximum axial compression ratio of columns, and elastic interstory drift ratio were compared for different story shear ratios. Nonlinear dynamic analysis of the BRB‐RCFs subjected to 12 ground motions were carried out. The seismic response including the maximum interstory drift ratio, hysteretic energy dissipation ratio, and actual BRB‐carrying story shear ratio were systematically assessed for different design story shear ratios. Based on the considerations of material usage and seismic performance, it is suggested that the design BRB‐carrying story shear ratio should be in the range of 0.3 to 0.5.     

大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能试验研究

为了解钢框排架结构的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房框排架结构为原型,按1∶10缩尺比例设计制作试验模型,并对其进行拟动力试验,研究该结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回特性、刚度和耗能性能。研究结果表明：钢框排架结构延性相对较好,具有较强的塑性变形能力。模型结构底层和第二层层间位移角较大,是模型结构的薄弱层。模型结构在三种地震波（El Centro波、Taft波、兰州人工波）的多遇地震以及El Centro波的罕遇地震作用下,层间位移角均满足我国现行规范要求。钢框排架结构体系可满足8度设防要求,具有良好抗震性能。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

双阶屈服屈曲约束支撑框架小震参数分析

为了弥补常规屈曲约束支撑在多遇地震作用下处于弹性状态,不能发挥消能减震作用的不足,提出了一种将金属套管阻尼器与屈曲约束支撑组合形成的双阶屈服屈曲约束支撑,经试验验证其具有良好、稳定的小震及中大震下的滞回特性。在小震作用下,金属套管阻尼器屈服消能,屈曲约束芯板保持弹性承载。借助有限元软件ETABS建立了一系列双阶屈服屈曲约束支撑框架模型,通过改变支撑与框架刚度比、阻尼器与芯板的轴向刚度关系以及套管阻尼器的屈服比例,对各模型进行小震作用下的动力弹塑性分析,将各模型基底剪力和最大层间位移角与相应的常规屈曲约束支撑框架的分析结果进行对比。结果表明:双阶屈服屈曲约束支撑与支撑芯板的轴向弹性刚度比取2左右,阻尼器屈服比例取0.3左右时,可取得较好的减震效果; 双阶屈服屈曲约束支撑的参数取值改变,对降低结构地震响应的影响趋势不因支撑与框架刚度比不同而改变; 当支撑刚度贡献较大时,相较常规屈曲约束支撑,双阶屈服屈曲约束支撑的设置能降低结构的层间位移角,若要同时降低基底剪力,阻尼器屈服比例不宜高于0.3。     

短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构参数分析

提出了一种短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构,通过对波纹钢板墙与框架柱之间的短梁进行抗剪加强,将边缘构件的轴力通过短梁抗剪有效传递至两边的框架柱,从而解决由于逐层累积作用导致边缘构件轴力过大的问题.同时,利用分析软件SAP2000,针对该类结构形式进行了基于Pushover的参数分析,考察了各种因素对边缘构件轴力、短...