钢结构框架支撑构件抗侧移效率的探讨

从支撑抗侧移的效率角度，考虑了竖向支撑的承载力和侧移刚度的影响，讨论了钢结构支撑的布置形式及其对框架侧移刚度的影响规律，并对其结构作了分析，以供参考借鉴。     

多层砖房抗震验算的简化方法

本文从串联柱、并联柱的观点出发,根据侧移刚度相等的原则,提出了砖砌体抗侧移等效截面积的概念,给出了等效截面积的计算公式,将砖砌体侧移刚度的计算转换为等效截面积的计算。     

水平荷载作用下交错桁架结构的内力和侧移计算

本文通过对交错桁架结构在水平荷载作用下受力特点的分析,把结构中的楼板等效于与横向框架铰接的刚性链杆,建立了构件内力、层间侧移和楼层侧移计算的平面协同分析模型。通过对结构中柱子和竖向腹杆的受力分析,给出了交错桁架结构中柱子和竖向腹杆侧移刚度的力学计算模型和计算公式。根据水平荷载作用下桁架中远离空腹节间的弦杆弯矩较小的特点,假定桁架弦杆只在空腹节间和与其相邻的节间存在弯矩,给出了桁架侧移刚度的力学计算模型和计算公式。在楼板刚度无穷大假定的基础上,运用同一楼层水平侧移相等这一条件,提出了考虑柱子轴向变形影响的刚性链杆中轴力、构件内力、层间侧移和楼层侧移的计算方法。实例分析结果表明,本文方法简单实用,与ANSYS分析结果接近。     

弱支撑框架柱计算长度系数的实用算法

《钢结构设计标准》给出了强支撑无侧移框架柱和无支撑自由侧移框架柱计算长度系数的计算表格,而对于介于这两者之间的弱支撑弹性侧移的框架柱,目前规范尚缺少相应的计算公式和表格。对此,本文基于弹簧-摇摆柱模型建立了弱支撑弹性侧移框架柱的扩展结构,通过临界荷载因子实现了扩展结构的临界力与原结构的临界力之间的转换,将求解框架柱计算长度系数的复杂二阶问题转化为计算压杆抗侧刚度的简单一阶问题,获得了一种确定弱支撑受压柱计算长度系数的实用算法,并提供了相应的计算表格。本文还推导了可按照无侧移框架柱计算稳定性的侧移临界刚度,此刚度可作为计算框架柱二阶效应时选择按照P-Δ效应还是P-δ效应的判别标准。最后,选取了2个算例进行计算验证,计算结果表明:该方法具有很好的精度及准确性,可供工程设计使用。     

抗弯刚度对斜腿钢架计算长度系数影响

在研究斜腿钢框架的抗侧移刚度时,因其受力机制已经改变,故不能再用分析直腿钢框架的模式。现本文主要研究斜腿柱与横梁在抗弯刚度变化的条件下对计算长度系数的影响,将所得的计算长度系数绘制成图,通过图表的形式进行对比分析趋势,则可更加直接明了的反映其影响。     

结构转换层上下层间侧移角比取值探讨

由于受转换层上下刚度变化的影响,高层建筑结构在抗震设计时,采用侧移角比综合考虑抗剪刚度和抗弯刚度对层间侧移的影响更为合理。通过实例计算分析,给出了带托柱式转换梁的框架-核心筒结构的转换层上、下层间侧移角比的取值范围建议。     

结构转换层上下层间侧移角比取值探讨

由于受转换层上下刚度变化的影响,高层建筑结构在抗震设计时,采用侧移角比综合考虑抗剪刚度和抗弯刚度对层间侧移的影响更为合理。通过实例计算分析,给出了带托柱式转换梁的框架-核心筒结构的转换层上、下层间侧移角比的取值范围建议。     

框架杭抗侧移刚度D值的讨论

通过对上千个框架的框架柱水平抗侧移刚度的分析，考虑实际框架各层各跨梁柱的实际变形对梁柱线刚比影响系数α及框架水平抗侧移刚度Ｄ值的影响，提出一系列例于计算机编程使用且较为精确的梁柱线刚比α的计算公式，修正了传统的Ｄ值法。     

冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度计算方法研究

为了获得冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度实用计算公式,将墙体墙面板等效为拉压斜杆,并基于其他一些基本假定提出了冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度简化计算模型,在弹性分析的基础上得到了墙体抗侧移刚度理论计算公式,并结合试验数据和有限元分析结果进行了弹塑性修正,得到单面覆石膏板墙体、单面覆OSB板墙体、单面覆带肋钢板墙体在水平风荷载、水平多遇、水平罕遇地震作用下抗侧移刚度实用计算公式,墙体抗侧移刚度实用计算公式计算结果与试验、有限元分析结果吻合较好。同时,提供了冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度实用计算公式应用算例,以供设计参考。     

砌体房屋无洞独立墙段层间侧移刚度的转角影响研究

按照抗震规范,刚性楼盖砌体房屋的层间墙段水平地震剪力可按其等效侧移刚度比例分配。然而在计算侧移刚度时,往往假定上下端部截面无转动,从而使计算结果可能产生较大的误差甚至错误。为此,本文基于理论分析,考虑端部截面的转角影响,推导了无洞层间墙段的等效侧移刚度表达式,提出了转角影响系数α;进一步针对受均布及倒三角形水平作用,得出了α的具体计算公式及相关参数;在此基础上,计算给出了不同层数砌体结构的层间墙段α值实用图表。最后进行了实例计算比较。研究表明,本文方法的结果较规范法精度较高,满足抗震设计精度要求,可适用于简化分析。     

黄土地区单片地下连续墙水平承载特性试验研究

黄土地区某拱桥采用较为新颖的井筒式地下连续墙基础。为研究基础的水平承载特性,对单片地下连续墙进行了水平荷载试验。在墙身中布置钢筋计、测斜管,墙背布置土压力盒,采用慢速维持荷载法进行水平加载,试验时采集了墙顶、墙身位移、墙身应变、墙侧土抗力等现场数据,绘制了水平荷载H与力作用点处位移Y关系曲线。根据墙身实测应变采用标定断面法和理论计算法推算墙身弯矩,根据弹性地基梁理论由墙身弯矩推算墙侧土抗力,并与墙侧实测土抗力进行了对比分析。分析得出了单片墙水平承载力、不同深度处土抗力和水平位移关系图(q-y曲线),并推算了设计所需的土水平抗力系数的比例系数m值。试验和分析结果为黄土地区井筒式地下连续墙基础设计提供了重要依据。     

矩形地下连续墙的荷载试验研究

介绍矩形地下连续墙基础竖向和水平荷载试验。通过对压浆前、后墙体的轴力传递、墙侧摩阻力和墙端阻力发挥特征的对比分析,揭示试验墙的荷载传递性状以及墙底注浆对其承载力的影响;水平试验得出了试验墙的水平临界荷载、水平极限承载力和地基土水平抗力系数的比例系数、墙身内力、墙身水平变形等。     

钢-混凝土预制混合梁框架抗侧刚度等效计算及精度分析

随着装配式建筑发展中新型建造体系和建造技术不断创新,预制构件连接节点的半刚性特性逐渐引起国内外学者的关注。通过单层单跨的预制混合梁框架抗侧刚度给出了削减系数与半刚性折减系数的计算式,提出了在水平荷载作用下多层多跨预制混合梁框架侧移量的等效计算方法。采用有限元分析软件ABAQUS建立了模型进行分析,对比分析了预制混合梁框架有限元模型与等效均质梁框架模型计算结果。结果表明：在水平荷载作用下,利用削减系数与半刚性折减系数建立的等效均质梁框架与预制混合梁框架结果吻合较好,等效计算方法具有较高的准确性。当框架节点转动刚度偏小时,预制混合梁框架与均质混凝土梁框架水平位移相差相对较小;随着框架节点转动刚度增大,水平位移差异逐渐增大。     

体外预应力自复位框架抗侧刚度参数分析

体外预应力自复位框架(EPSCF)是一种采用结构控制技术的抗震结构体系。结构抗侧刚度对EPSCF结构地震响应具有重要作用。首先，采用ABAQUS软件建立EPSCF结构的有限元数值模型，并采用地震振动台试验验证了模型的正确性；其次，通过改变预应力筋参数以改变结构抗侧刚度，得到结构自振特性随相对刚度比变化的规律。同时，选取合适的地震波进行弹塑性时程分析，模拟不同相对刚度比下EPSCF结构的地震响应规律，计算结果总体呈现为随相对刚度比的增大，结构位移响应减小、结构加速度和基底剪力增大；最后，求得结构层间位移放大系数及基底减震系数随相对刚度比变化的曲线，并选择基底减震系数为EPSCF结构侧向刚度的取值依据，得出相对刚度比的参考取值范围为0.02~0.10。     

基于垂直城市设计理念的平台型超高层结构体系研究

基于垂直城市设计理念,提出了一种新型超高层结构体系,即平台型超高层结构体系。该体系沿高度方向采用巨型结构搭建若干层结构平台,在各结构平台上建造各种不同使用功能及结构体系的建筑,而巨型结构平台由竖向筒体+桁架平台+斜撑组成。该体系的布置及受力特点基本符合极限高层建筑体系的概念,具有抗侧移效率高、适应各种城市功能建筑、实现垂直城市的建造的特点。对某400m高、575m高两栋在建超高层项目,分别采用2种平台型结构体系和巨柱框架-核心筒-伸臂桁架结构体系,进行了各体系的抗侧移效率及其他力学指标、建造成本等多方面、多角度的对比。结果表明,钢筋混凝土竖向筒体+钢桁架平台+斜撑的平台型结构体系是最优选择。     

钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法研究

根据钢筋混凝土框架结构的特点,将其性能划分为使用良好、人身安全和防止倒塌三个水平,并用层间位移角限值予以量化;用作用倒三角形水平分布荷载的等截面悬臂柱的侧移曲线作为框架结构的初始侧移模式。在此基础上,将多自由度体系转化为等效单自由度体系,导出了相应的等效参数。结构的目标位移根据其性能水平确定,并用假定的侧移模式给予修正。在等效线性化的前提下,由等效位移用弹性位移反应谱求出等效周期,然后对结构构件进行刚度设计和承载力设计。最后用静力弹塑性分析方法对结构进行分析,校核结构的侧移形状与初始侧移模式是否一致,并用推覆至相应性能水平时的侧移曲线作为修正后的侧移曲线重新计算。算例分析表明,本文方法简单实用,便于操作,而且能够控制结构在不同强度水准地震作用下的性能。     

框架结构直接基于损伤性能的抗震设计方法研究

根据建筑结构基于性能的抗震设计思想，针对框架结构提出了直接基于损伤性能的设计方法。首先，建立等效位移延性系数与结构损伤指标的关系，得到了反映不同设防水准损伤目标的结构等效位移延性系数；其次，运用R-μ关系模型，根据等效位移延性系数确定了地震折减系数，从而计算出结构弹塑性地震作用；然后，通过结构的需求曲线与推覆曲线对结构在强震作用的性能进行评价；最后，通过算例说明了该方法的设计步骤及其可行性。     

不平衡堆载作用下邻近结构桩的侧向受力机制

为了分析结构桩在邻近堆载作用下的受力特性,以条状梯形分布堆载为代表,基于布西奈斯克弹性理论解得出堆载作用下地基附加侧压力表达式,并据此通过对局部塑性变形理论模型的改进,推导得出桩前土体侧移作用下桩身实际附加荷载,同时考虑土体可能发生绕桩流动的极限状态,结合绕桩极限模型给出桩身被动荷载的合理确定方法;在此基础上,考虑地基土体塑性屈服和桩顶结构荷载的影响,基于三参数Winkler弹性地基梁模型,建立桩身自由段、被动受荷段和主动作用段的微分方程,并通过桩身离散与矩阵传递法给出结构桩被动受力特性的半解析解。实测结果、文献理论解与该解答的对比分析,验证了本文计算方法的可靠性。     

侧移刚度比对底框结构过渡层的影响

"5·12"汶川特大地震震害调查表明,位于灾区的底框结构破坏状态不尽相同,其中,过渡层与其相邻的底框结构的侧移刚度比是重要的影响因素之一。通过对汶川和茂县的两个底框工程的计算分析,得到了过渡层与相邻底部框架—剪力墙层的侧移刚度比对过渡层层剪力、层位移的影响规律。在此基础上,提出了底框结构侧移刚度比控制范围的设计建议。     

Proposing the hexagrid system as a new structural system for tall buildings

In order to improve the efficiency of tube‐type structures in tall buildings, a new structural system, called hexagrid, is introduced in this paper. In comparison with diagrid system, it consists of multiple hexagonal grids on the face of the building. In this research, a set of structures using diagrid system having four various diagonal angles and hexagrid system were designed on a strength and stiffness‐based approach for buildings with 30, 50, 70 and 90 stories to withstand wind load. The impact of different geometric configurations of structural members on the maximum lateral displacement and architectural performance in both diagrid and hexagrid systems is compared. The stiffness sensitivity using a similar interior bracing system in both systems is also discussed. In this study, the seismic performance of a 30‐story diagrid structure and a hexagrid structure was evaluated using nonlinear static and dynamic analyses. According to the results, the hexagrid system has a better architectural view and more ductility and stiffness sensitivity, which are about three times than that of the diagrid system. And finally, in comparison with the diagrid system, the hexagrid system has enough potential to push the height limit. The guidelines discussed here are for architectural and structural engineers to improve freehand design. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.