巨型框架结构的抗震性能和振动台试验研究

巨型框架结构又被称为主、次框架结构,其独特的两级受力体系不仅有利于提高结构整体性,改善结构安全性能,减少材料用量和工程造价,亦给建筑设计带来了更大的灵活性,因此在超高层建筑中正得到越来越广泛的应用。本文结合对采用巨型框架结构体系的南京多媒体通讯大楼 1∶ 25微粒混凝土模型的模拟地震振动台试验的分析和探讨,着重研究了巨型框架结构的动力特性、弹性和弹塑性地震反应及结构的破坏形式。     

巨型框架结构的动力性能研究及设计建议

根据采用巨型框架结构体系的南京多媒体综合大楼 1∶2 5微粒混凝土模型的模拟地震振动台试验 ,着重研究了巨型框架结构的动力特性、弹性和弹塑性地震反应及结构的破坏形式 ,并对巨型框架结构体系提出了一些具体的设计建议     

北京电视中心主楼巨型钢框架结构设计

北京电视中心主楼为超高层建筑,采用巨型钢框架结构体系。针对原方案设计的不足和问题,结合工程的特点介绍了抗震专项审查情况。通过结构优化,解决了专项审查中遇到的问题,并改善了结构的抗震性能。巨型钢框架结构体系是国内尚不多见的结构形式,结合工程实例,着重介绍超高层巨型钢框架结构的设计原则、计算方法、构造措施。     

高位转换超高层整体结构振动台试验设计

同济大学土木工程防灾国家重点实验室对上海某带高位转换超高层结构进行了整体结构模型模拟地震振动台试验.该超高层塔楼53层,结构高度250 m,采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构,设有加强层及竖向主要受力构件高位转换层.在高位转换超高层结构体系、振动台试验模型材料的选取、动力相似关系的确定以及试验方案的设计等振动台试验的前期工作方面,进行了详细的阐述.所介绍的模型设计思路及制作过程,为今后的有关试验工作提供了一定的参考.     

带减震装置的巨型斜撑框架-核心筒超高层结构模型振动台试验研究

对8度区设置了屈曲约束支撑和黏滞阻尼器等减震措施的巨型斜撑框架-核心筒超高层结构进行了1∶35的整体缩尺模型振动台试验,首次将黏滞阻尼器应用于400m以上超高层结构整体模型振动台试验中。介绍了模型设计、试验过程及主要现象,测试了结构在8度小震、8度中震、8度大震地震波输入下的动力响应,包括结构自振特性、动力放大系数、楼层位移、层间位移角、损伤发展及阻尼器耗能。结果表明结构设计合理,减震措施有效,能满足规范及抗震设计性能目标的要求。在试验研究基础上,对结构设计提出了改进建议。     

某立面收进超高层结构振动台模型试验设计

同济大学土木工程防灾国家重点实验室对上海某立面收进超高层建筑进行了整体结构模型模拟地震振动台试验.该超高层建筑共58层,结构高度244.8 m,采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构体系并设有斜柱和加强层,结构在141.9 m处有较大的立面收进.主要介绍了该结构模型振动台试验设计过程,包括模型材料的选取、模型相似关系的确定、模型简化与设计、试验方案的确定以及试验前的各项准备工作,并对其中存在的问题进行了讨论,所提供的高层建筑模型振动台试验设计思路和过程也可以为今后相关的试验工作提供一定的参考作用.     

上海中心大厦模型振动台试验研究

上海中心大厦地上共124层,建筑高度632m,塔楼结构体系为巨型空间框架-核心筒-外伸臂。为确认结构在地震作用下的安全性,对地上塔楼结构进行了模拟地震振动台试验。试验结果表明,结构可以满足规范的抗震设防要求,基本达到了设计要求的抗震性能目标。在试验及分析结果基础上,对结构设计提出了改进意见与措施,进一步保证了结构的抗震安全性。试验结果可为类似的超高层建筑的结构抗震设计提供参考。     

超高层建筑用大直径厚壁钢管加工新技术

随着我国经济的高速发展,超高层建筑越来越多,超高层建筑结构采用带巨型斜撑、巨型柱、巨型框架结构的钢结构及钢管混凝土结构体系的也越来越多,这类建筑对钢结构构件技术要求及加工精度要求非常高。阐述了超高层建筑大直径厚壁钢管的加工新工艺、新技术要求;提出防止焊接裂纹及振动时效消除焊接应力的措施。     

子结构隔震的巨型框架结构地震反应分析与振动台试验研究

为考察基于子结构隔震的巨型框架结构的实际振动控制效果,对一巨型框架结构和采用子结构隔震的巨型框架结构进行数值分析和振动台试验。介绍了巨型框架结构原型,采用有限元方法对巨型框架结构和采用子结构隔震的巨型框架结构进行分析,研究子结构隔震技术对外部主框架和内部子框架的地震反应控制效果。介绍了缩尺模型结构及其试验方案,对其进行了模拟地震的振动台试验,测量和分析了主框架和子框架的地震反应。有限元分析和振动台试验结果表明：子框架隔震后,巨型框架结构的基本周期得到延长,但隔震结构前6阶振型的振动都是以子框架振动为主,而非隔震结构前6阶振型的振动都是以主框架的振动为主。子框架隔震后,主框架和子框架的地震反应都显著减小,位置较低的子框架2的地震反应及其隔震效果一般要比上部子框架3的大。隔震子框架的变形主要集中在隔震层上,但隔震层变形小于主、子框架间的隔震缝宽度。     

厦门北站巨型混合框架结构设计与分析

厦门北站屋盖是双向跨度为132m×220m的大跨抗震超限结构。工程结合建筑造型,沿屋脊设置两端支承于A形巨型塔柱上的大跨度立体钢桁架,在塔柱之间及塔柱与相邻柱间设置了箱形截面曲线预应力框架梁。钢骨混凝土巨型塔柱、大跨钢桁架及箱形预应力混凝土梁一起构成了大屋盖结构的抗侧力体系及主承重体系,形成了巨型混合框架结构体系。工程设计针对这种新型结构进行了静、动力弹塑性分析。为解决巨型钢桁架与钢骨混凝土巨型塔柱的连接问题,采用钢板及预应力筋的双重连接。巨型混合框架结构在工程中得到了成功应用。     

钢筋混凝土巨型框架结构及附单向TMD装置的减震结构振动台试验研究

为了研究钢筋混凝土巨型框架结构体系的抗震性能及其地震作用损伤机理,设计制作1/25的缩尺模型,并设计加工了一套调谐质量阻尼器（TMD）装置安装在模型结构顶部,进行振动台试验,得到结构的动力特性和位移响应,并对比分析了TMD的减震效果。结果表明：当在峰值加速度为0.140g的地震波作用后（相当于原型7度多遇地震）,模型结构处在弹性工作状态,在峰值加速度为0.400g的地震波作用后（相当于原型7度基本烈度）,模型结构出现轻微破坏,在峰值加速度为0.880g的地震波作用后（相当于原型7度罕遇地震）,模型结构出现中等破坏,该原型结构可以满足抗震设计的要求;TMD装置具有较好的减震效果。     

振动台试验对高层建筑结构设计的启示

2010年以后,我国高层、超高层建筑进入快速发展阶段,目前仍处于蓬勃上升期,我国已成为世界高层建筑发展的中心。抗震设计是我国高层建筑结构设计中的关键问题,而振动台模型试验是研究高层、超高层结构抗震性能的重要手段。通过科学、合理设计和精细模型加工,采用振动台试验可较准确测定结构的动力特性、动力响应和破坏形态,反映结构不规则性对抗震性能的影响,揭示薄弱部位。为此,以中国建筑科学研究院完成的28个实际工程模型振动台试验为基础,对试验结果和试验数据进行分类对比分析,研究阻尼比、整体刚度退化、连梁刚度折减系数、外框剪力比、加速度放大系数等影响高层建筑结构设计的参数和指标,并对有代表性和共性的结构薄弱部位及加强措施进行汇总,提出高层建筑结构设计相关的一些启示和设计建议。     

Seismic analysis of the world’s tallest building

Taipei 101 (officially known as the Taipei Financial Center) with 101 stories and 508 m height, located in Taipei where earthquakes and strong typhoons are common occurrences, is currently the tallest building in the world. The great height of the building, the special geographic and environmental conditions, not surprisingly, presented one of the greatest challenges for structural engineers. In particular, its dynamic performance under earthquake or wind actions requires intensive research. The structure of the building is a mega-frame system composed of concrete filled steel tube (CFT) columns, steel brace core and belt trusses which are combined to resist vertical and lateral loads. In this study, a shaking table test was conducted to determine the constitutive relationships and finite element types for the CFT columns and steel members for establishing the finite element (FE) model of the tall building. Then, the seismic responses of the super-tall building were numerically investigated. An earthquake spectrum generated for Taipei Basin was adopted to calculate the lateral displacements and distributions of interior column forces. Furthermore, time-history analyses of elastic and inelastic seismic response were carried out using scaled accelerograms representing earthquake events with return periods of 50-year, 100-year, and 950-year, respectively. The computational results indicate that the super-tall building with the mega-frame system possesses substantial reserve strength, and the high-rise structure would satisfy the design requirements under severe seismic events. The output of this study is expected to be of considerable interest and practical use to professionals and researchers involved in the design of super-tall buildings.     

支撑巨型框架-核心筒结构体系抗震性能研究

以深圳平安金融中心为原型结构,提出支撑巨型框架-核心筒结构体系的概念,并以目前超高层常用的巨型框架-核心筒-伸臂桁架结构体系作为参照,开展了结构体系的抗震性能对比研究.研究结果表明,在两种结构体系抗侧刚度相近的工况下,支撑巨型框架-核心筒结构体系的用钢量显著降低.罕遇地震作用下,该结构体系的典型屈服路径为核心筒一巨柱→...     

约束屈曲支撑对超高层结构的减震分析

针对目前超高层钢结构体系设计中,为提高结构的整体刚度,通常沿高度设置一道或多道水平加强层,而加强层的设置对其抗震性能有较大的影响。本文利用ANSYS有限元计算软件,对约束屈曲支撑在超高层钢框架结构中的减震性能进行研究。     

超高层结构抗震性能设计优化研究

随着经济的快速发展和土地资源的紧缺,建设超高层结构具有可行性和必要性。其中,主要的问题是超高层结构的抗震性能设计和优化。本文首先简单介绍了超高层结构建设的现状和现有的抗震性能优化方法、超高层结构抗震性能设计的基本原则;然后详细介绍了超高层结构抗震性能设计优化的主要方法;最后总结全文,展望了超高层结构抗震性能设计的发展前景。     

框架-核心筒结构与地基基础动力相互作用振动台试验研究

运用相似关系理论对某超高层框架-核心筒结构与地基基础进行了模拟地震振动台试验,以研究结构-地基基础动力相互作用对结构地震反应的影响以及柔性地基的减震效果。在试验基础上,对结构的振型和上部结构各层的最大位移进行了计算和分析,得到了结构的振动特性和动力响应。同时,还与相同加载条件的刚性地基结构模型的模拟地震振动台试验结果进行了对比。结果表明：柔性地基与上部结构相互作用改变了上部结构的振动特性和动力响应;结构的地震反应不仅与输入加速度峰值大小有关,还与输入的地震波的频谱特性有很大关系;柔性地基参与工作在地震作用强度较小时表现为对地震的放大作用,当地震作用强度达到一定大小时才会对上部结构有减震效果,而且地震作用越强,效果越好。研究结果可为超高层建筑结构设计及其与地基基础的动力相互作用的研究提供参考。     

超高层建筑基于性能的地震反应精细分析

以一幢位于8度抗震设防区域的超限超高层建筑为案例,针对所设定的承载力、变形及损伤控制等抗震性能目标,建立了精细的结构非线性有限元计算模型,采用弹塑性动力时程方法分析和评估了与性能目标相对应的结构动力响应和损伤状况。结果表明,通过将性能设计与结构动力时程精细分析相结合,能够实现使不同受力构件达到不同的抗震性能需求的目的,从而使得超高层建筑的抗震设计更具精细性和预见性。