内置短肢剪力墙结构抗震性能分析

结合一栋25层住宅,分别按普通剪力墙和内置短肢剪力墙两种结构体系进行多遇地震下的弹性分析与罕遇地震下的弹塑性分析,通过对比层间位移角、基底剪力、塑性铰发展情况和滞回曲线等性能参数来比较两种结构体系的抗震性能。分析结果表明,内置短肢剪力墙具有抗扭刚度好、抗侧刚度较小、层间剪力小等特点,在抗震性能方面有独特的优势。     

带跃层柱多层框架结构抗震性能研究

以5层钢筋混凝土框架结构为例,采用YJK及PERFORM-3D程序进行结构性能对比分析,研究了首层楼板中庭开洞的带跃层柱框架结构的抗震性能。研究结果表明:多遇地震下,首层中庭开洞导致多层框架结构自振周期变长,首层及二层的弹性层间位移角增大10.3%;罕遇地震下,首层中庭开洞引起结构基底剪力减小,楼层位移增大,首层的弹塑性层间位移角增大约16%;开洞造成本层及相邻层的抗侧构件较其他层耗能增多,损伤程度加重,刚度退化加剧。开洞导致跃层柱的钢筋最大塑性拉应变增大15%左右,降低了结构的延性变形能力。根据就近原则加强跃层柱的配筋,可显著降低开洞造成的跃层柱损伤加重的影响。     

某会议中心结构抗震设计与分析

某会议中心属于典型的剧场类建筑,由中心单层空旷结构及周围多层附属房屋构成,存在平面凹凸不规则,楼板大开洞,局部楼板错层、穿层柱、立面收进等不规则情况。针对上述情况,选用抗震性能更好的框架-剪力墙为抗侧力体系,合理设定抗震性能化设计目标,进行小震作用下弹性反应谱分析及时程分析、中震作用下等效弹性分析及大震静力弹塑性分析。结果显示,各项指标均满足规范要求,能够顺利实现预定抗震性能目标;同时对大开洞楼板进行地震作用下楼板应力分析,并对台口梁、穿层柱、悬挑楼座等重点部位进行研究加强。通过整体分析及专项研究,保证结构设计安全可靠,为类似项目提供参考。     

带穿层柱钢框架结构受力机理研究

为了研究带穿层柱框架结构的受力机理,将穿层柱高度范围的剩余框架视为子结构,采用广义反弯点法(D值法)确定结构的侧向刚度.考虑穿层柱占比、穿层柱高度对结构侧向刚度比、自振周期、构件内力以及层间位移角的影响,给出了实用的评估方法.通过考虑同层框架柱相互作用的影响,合理确定有侧移框架穿层柱的计算长度系数.分别采用静力弹塑性分析与动力弹塑性时程分析对带穿层柱框架结构进行罕遇地震作用分析.计算结果表明:随着穿层柱数量与穿层柱高度增大,结构的侧向刚度比减小,基本自振周期延长,最大层间位移角增大,柱剪力分配显著变化;穿层柱顶楼层框架梁轴力存在突变,该层楼盖在协调结构变形与内力分配方面具有较大作用,在设计时需要适当加强;在确定有侧移框架穿层柱的计算长度时,可考虑同层框架柱相互作用的影响,对穿层柱的计算长度系数进行修正;穿层柱的弹性刚度较小,在罕遇地震作用下进入塑性较晚,故此其分担的剪力显著增大;随着穿层柱数量减少、穿层柱高度增大,塑性阶段剪力分担率增幅加大.提出的基于穿层柱数量与穿越层数的地震力放大拟合计算式,可用于穿层柱塑性阶段剪力占比放大倍数估算.     

大震下某钢管混凝土框架-核心筒结构的抗震性能研究

对钢管混凝土框架-核心筒进行大震时程分析,通过对比结构位移和剪力各自的弹性与弹塑性结果来研究结构的抗震性能,其中结构位移包括塔楼顶点位移和层间位移角,剪力包括塔楼基底剪力和楼层剪力。研究表明结构弹性与弹塑性的结果差异主要取决于整体刚度弱化幅度和地震作用减小幅度的之间关系。分析结果也表明大震作用下筒体与连梁损伤后框架剪力分担比比例提高,框架良好地发挥第二道防线作用。最后,对剪力墙、框架柱和钢梁的弹塑性受力状态进行分析,表明该结构体系具有较好的抗震性能。     

楼板大开洞及穿层柱对结构抗震设计影响

建筑单体存在塔楼与裙房未设缝脱开,抗侧力构件收进宽度超限,楼板大开洞,穿层柱的抗震超限情况;通过楼板应力分析来查看楼板大开洞对结构影响;通过对穿层斜柱截面有限元分析对其进行抗震性能设计;通过Push-over静力弹塑性分析得出结构在大震下塑性铰发展顺序。     

新型卷边部分外包组合柱-钢梁端板连接组合框架层间抗震机理研究

为进一步研究新型卷边部分外包组合柱(PEC柱)-钢梁组合框架层间抗震机理,以新型卷边PEC柱-钢梁端板预拉对穿螺栓连接组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行水平低周往复荷载下抗震性能的有限元分析。基于计算数据整理,分析试件结构的承载力与抗侧刚度、节点连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点域传力机理和破坏模式等抗震性能。研究结果表明:试件结构具有较高的承载力和初始抗侧刚度;新型卷边PEC柱平均分担试件层间水平剪力;预拉对穿螺栓具有部分自复位功效;梁端连接具有较大的转动刚度,相应限制了其转动能力的发挥;试件最终破坏模式为所有梁端端板附近截面形成塑性铰的塑性机构,而相应层间剪切角和节点连接转角均超过设防烈度地震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗震倒塌性能。     

基于隔震支座的吊脚框架结构刚度调整及其抗震性能分析

基础不等高嵌固导致吊脚框架结构底层柱间抗侧刚度不均匀,采用设置隔震支座来调整这类结构抗侧刚度不均匀性是一种新的思路。文章采用理论方法分析了基于隔震支座调整吊脚框架结构底层柱间抗侧刚度不均匀的有效性,设计了不同坡度的2个吊脚框架结构算例和对应的6个设置隔震支座的吊脚框架结构算例,通过结构振型分解反应谱法弹性分析和弹塑性时程分析,分析了8个算例结构的底层柱内剪力和弯矩分配、结构剪力和层间位移等地震响应特征,进一步探讨了隔震支座的合理选型和布置对调整该类结构柱间抗侧刚度不均匀的有效性。结果表明：合理的隔震支座布置可有效调整吊脚结构底层柱的抗侧刚度不均匀,显著减小吊脚框架结构底层短柱的剪力,避免吊脚短柱局部破坏;同时隔震支座的布置可以降低吊脚框架结构整体地震响应,并改善其扭转效应。     

某超高层办公塔楼抗震分析与设计

超高层办公塔楼总建筑高度为163. 55m,采用双重抗侧力结构体系:钢筋混凝土框架+核心筒结构体系。结构在第二层处有局部大开洞以及穿层柱,为找到结构薄弱部位并予以优化,在初步设计阶段的前期对结构进行地震作用下的弹性时程分析;为判断结构在大震作用下是否存在薄弱层及评价该结构在罕遇地震作用下的抗震性能,进行了大震作用下静力弹塑性分析;最后对结构进行了抗震性能优化设计及采取了加强措施。     

某超限高层建筑结构分析与设计

本工程写字楼为办公建筑,结构高度169.1m,采用框筒结构。针对结构超高、楼板局部大开洞、局部穿层柱及核心筒外侧墙体取消带来的扭转不利影响等超限特点,采取相应加强措施,并采用多个分析软件进行多遇地震反应谱分析,同时对结构进行抗震性能化设计、弹性时程分析和罕遇地震作用下弹塑性时程分析。计算分析结果表明,采取相应措施后,各项指标均满足规范要求且满足设定抗震性能目标要求,结构具有良好的抗震性能。     

基于性能设计的高强钢组合V型偏心支撑钢框架抗震性能研究

为了研究高强钢组合V型偏心支撑钢框架的抗震性能,采用基于性能的抗震设计方法设计2个10层V型偏心支撑钢框架算例,采用Pushover方法和动力弹塑性方法进行分析。对比分析高强钢组合V型偏心支撑钢框架和普通V型偏心支撑钢框架的破坏特征、承载能力、基底剪力、顶点侧移角、抗侧刚度、延性以及罕遇地震下层间位移角。结果表明:在基于性能的抗震设计方法中,高强钢组合V型偏心支撑钢框架与普通钢组合V型偏心支撑钢框架具有相近的破坏模式和顶点侧移角,但抗侧刚度和延性略低;在罕遇地震作用下,两者具有相似的层间位移分布模式,高强钢组合V型偏心支撑钢框架层间位移角略大,但都能满足相关规范限值的要求,抗震性能相当。高强钢组合V型偏心支撑钢框架能节省钢材约10%,更符合绿色建筑的发展方向。     

考虑基础刚度的某步行天桥结构抗震分析北大核心

以某超长大型步行天桥的抗震分析为例,在上部结构分析中引入了地基基础刚度。采用弹性时程和弹塑性时程等方法分析比较了固定约束、线性弹簧约束、非线性弹簧约束等不同模型在地震下的响应。计算表明引入基础刚度后,上部结构的动力特性发生变化,柱分担的地震剪力比例上升,墙的比例下降。在大震弹塑性时程分析中,基础的非线性变形起到了耗能作用,削弱了上部结构的地震响应。     

基于子结构的薄钢板PEC柱-钢梁组合框架层间倒塌机理分析

为揭示薄钢板组合截面部分外包混凝土组合PEC柱-钢梁组合框架中间层倒塌机理,本文利用商业有限元软件ABAQUS,对采用预拉对穿螺栓端板狗骨式连接的薄钢板组合截面PEC柱-钢梁组合框架中间层子结构试验试件建模,并进行水平低周往复荷载下抗震性能的有限元分析。基于计算结果,分析试件结构的承载力与抗侧刚度、节点连接转动性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点区传力机理和破坏模式等抗震性能。研究结果表明:试件具有较高的承载力和较大的初始抗侧刚度;PEC柱平均分担试件层间水平剪力;预拉对穿螺栓表现出部分自复位功效;梁端截面削弱实现了塑性铰位置远离节点区,且保证了连接具有良好的转动能力和结构耗散地震能能力;试件最终破坏模式为所有梁端削弱截面形成塑性铰的塑性倒塌机构,对应节点连接转角和层间剪切角均满足中震层间侧移限值1/50要求,表明该结构体系具有良好的耗能能力和抗倒塌性能。     

跃层柱抗震性能探讨

跃层柱在公共建筑中出现较多,其计算长度较长,刚度相比于普通柱较小,弹性状态下分担剪力较小.进入弹塑性阶段后,普通柱首先出现塑性铰,刚度降低,结构整体剪力分配发生变化,结构受力趋于复杂.文中根据塑性铰理论分析了长、短柱的弹塑性变形、延性系数;在此基础上,用静力弹塑性方法分析了两层跃层结构进入弹塑性状态后的剪力分配情况,研究了普通柱和跃层柱的塑性铰发展规律.     

考虑基础刚度的某步行天桥结构抗震分析

以某超长大型步行天桥的抗震分析为例,在上部结构分析中引入了地基基础刚度。采用弹性时程和弹塑性时程等方法分析比较了固定约束、线性弹簧约束、非线性弹簧约束等不同模型在地震下的响应。计算表明引入基础刚度后,上部结构的动力特性发生变化,柱分担的地震剪力比例上升,墙的比例下降。在大震弹塑性时程分析中,基础的非线性变形起到了耗能作用,削弱了上部结构的地震响应。     

基于多目标性能的高强钢组合K形偏心支撑框架塑性设计方法研究

高强钢组合K形偏心支撑框架结构(K-HSS-EBFs)作为一种典型的双重抗侧力体系,可以实现结构抗震设计中多道设防的目标。针对传统K-HSS-EBFs性能设计方法中无法考虑多水准抗震设防目标以及支撑-框架体系剪力分配的问题,对基于多目标性能的K-HSS-EBFs塑性设计方法进行修正。通过考虑结构后屈服刚度变化得到K-HSS-EBFs的三折线能力曲线,采用能量平衡原理计算支撑-框架体系在不同性能目标下的弹性和弹塑性剪力分配,从而对结构进行弹塑性设计。采用修正的设计方法设计了一个6层的K-HSS-EBFs结构算例,建立OpenSees有限元模型,选取20条地震波对其进行不同强度地震作用下的弹塑性时程分析。结果表明：采用所提设计方法设计的K-HSS-EBFs实现了结构预期的破坏模式以及不同强度地震作用下的位移延性需求和剪力分布模式;从多遇地震到罕遇地震,算例模型中框架跨所承担的基底剪力占比由29%提高到44%,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中对于多道设防体系内力重分布后的结构总基底剪力分配要求。     

平凉职业技术学院图书馆及活动中心综合体结构设计

针对平凉职业技术学院图书馆及活动中心综合体左侧活动中心的通高穿层柱,对结构进行了多遇地震作用下的弹性计算和罕遇地震作用下的弹塑性分析,并结合罕遇地震作用下的推覆计算分析了结构整体和穿层柱的受力性能。分析表明:在多遇地震作用下,结构具有足够的承载力、刚度和延性,可保证结构"小震不坏"的设防目标;在罕遇地震作用下,结构整体和穿层柱具有较好的承载力、变形性能及延性,满足"大震不倒"的设防要求,具有很好的抗震性能。     

河海大学新校区图书馆SRC斜柱-BRB组合转换结构抗震设计

河海大学新校区图书馆外立面下部为一圈波浪形转换斜柱，上部为普通框架，整体结构下刚上柔，属于规则性超限高层建筑。采用RC框-剪结构时，小震、中震弹性计算所得结构各项指标均可满足规范要求，但大震弹塑性时程分析结果显示，楼板和剪力墙均出现了重度损伤。通过研究抗侧力构件各楼层剪力变化，发现刚度突变导致上部楼层水平地震作用放大，剪力墙地震作用通过楼板向转换斜柱转移，是导致结构重度损伤的主要原因。通过对比分析，最终采用外立面为SRC斜柱-BRB组合转换结构，内部为RC框架-BRB支撑结构的混合结构方案，所选结构与RC框-剪结构相比，中震弹性分析时，薄弱部位的楼板剪力减小约25%,大震弹塑性时程分析时，由于BRB屈服耗能，薄弱部位楼板剪力减小约66%,整体结构仅发生轻度损伤。按超限高层建筑性能设计的要求，对结构进行各地震作用水准下的受力分析，结果表明，该结构抗震性能良好。     

T形件焊接加强型连接新型PEC柱-钢梁组合框架结构抗震性能数值模拟

利用ABAQUS对1榀两层单跨设置预拉对穿螺栓T形件焊接加强型连接新型卷边PEC-钢梁组合框架结构试验试件进行水平低周往复荷载下的抗震性能数值模拟。并对试件结构的滞回性能、水平抗侧刚度退化、节点连接性能、耗能性能、层间传力机理和破坏模式等抗震性能进行分析。结果显示:试件具有较高的承载能力和较大的初始抗侧刚度,且上下层初始抗侧刚度相差较大,随着加载导致试件损伤不断发展,上下层刚度逐渐衰减而趋向一致;试件下层受压PEC柱承担层间水平剪力60%,而上层层间剪力由PEC柱平均分担,且试件层间变形表现为剪切型模式;T形件焊接加强型连接实现了梁端塑性铰区远离节点区、节点区混凝土斜压带传力模式和节点连接部分自复位功效的设计目标,更好地满足了"强柱弱梁"的抗震要求;试件耗能主要通过PEC柱脚混凝土压溃与钢骨架屈服和T形件端部梁截面屈服来实现,且上下层耗能基本一致;试件结构最终破坏模式为T形件端部梁截面充分屈服和PEC柱脚部位钢骨架屈服与混凝土压溃形成塑性铰的塑性破坏机构,表明试件结构具有良好的延性及较好的抗震性能。     

框架-核心筒结构的框架内力调整方法对比研究

在框架-核心筒结构的抗震设计中,作为二道防线的外框架部分,需要对其内力进行调整,但我国相关标准在调整方法和调整要求上存在差别,使得设计具有一定程度的不确定性。基于对我国JGJ 3-2010、CECS 230:2008和美国IBC 2000等标准规定的分析和解读,分别从适用范围、调整对象、双重抗侧力体系划分、框架合理刚度、内力重分布等5个方面,对比分析基于基底剪力或最大框架楼层剪力调整方法和基于楼层剪力调整方法的不同。以一实际结构为例,通过弹塑性分析和振动台试验研究了不同调整方法对各部分设计的影响。结果表明：可采用外框架和核心筒承担的剪力比例或者整体刚度分析方法来界定其是否为双重抗侧力体系;外框架与核心筒互为二道防线,在设计时,需对其承载力和刚度协调匹配,对承载力可采用基于楼层剪力的调整方法,调整对象除剪力和弯矩外也应包括轴力,两者的最小分担比例之和为100%,框架最小和最大分担比例分别为20%和80%,对于两者间的刚度匹配关系,可采用广义刚度特征值和刚度比参数来评价,其合理取值范围分别为1~3和0.2~0.9。