中信君庭复杂高层建筑结构抗扭设计

通过广州中信君庭复杂高层建筑结构抗扭优化设计,详细论述了建筑方案设计所决定的结构方案选择、结构布置以及结构变形缝设置对复杂高层建筑结构抗扭设计的影响。工程计算分析表明,对平面近似正方形或长宽比不太大的长方形结构,当主要抗侧力结构布置严重偏心时,结构的平面扭转规则性很难满足规范要求;对于平面长宽比较大的近似矩形结构平面,在偶然偏心地震作用下,亦很难满足规范关于结构平面扭转规则性的要求;对于部分框支剪力墙结构,当转换层层高较大时,转换层以上结构抗侧刚度由最大层间位移角控制,转换层以下则由转换层与其上层楼层侧向刚度比控制。     

扭转不规则建筑竖向构件考虑扭矩影响的抗震验算方法

对水平地震作用下扭转不规则建筑竖向构件因层间扭转角引起的扭矩影响进行了分析,指出仅控制结构扭转位移比,并不能涵盖对于楼层及竖向构件产生扭转角,以及由此引起的扭矩不利影响的考虑和控制。提出了相应的竖向构件考虑扭转角影响在内的抗震验算方法,作为对新抗震规范和新高规扭转不规则建筑抗扭设计方法的一点补充建议。     

平面不规则高层RC框架结构抗扭设计分析与对策

扭转效应是平面不规则结构最明显的动力特性,对结构抗震非常不利。结构平面布置不对称和不规则引起的偏心、扭转周期比以及扭转位移比通常是控制建筑扭转效应的主要参数。以某L形框架教学楼结构平面布置为例,对水平地震作用下平面扭转不规则结构抗扭设计进行了分析与研究,结果表明,通过适当调整结构内外圈构件布置,可以满足规范对上述三个主要因素的要求,结构抗扭性能得到较明显改善。     

建筑结构抗震设计扭转周期比控制指标研究

研究扭转周期比作为结构扭转控制指标的有效性。分析了扭转周期比对结构扭转效应的影响,讨论了扭转周期比作为扭转控制指标的合理性。在OpenSees平台上采用基于柔度法的纤维模型,对不同扭转周期比的计算模型进行了弹塑性动力时程分析,分析了扭转周期比作为扭转效应控制指标的有效性。弹性分析表明:扭转位移比能反映结构扭转效应;扭转周期比仅对相对偏心距较小的规则结构起控制作用;对考虑偶然偏心的扭转位移比进行限制后,无须再对规则结构的扭转周期比进行控制。非线性反应分析表明:结构的扭转非线性反应受弹性最大层间位移角的控制最为明显,受扭转周期比控制不明显。建议在有效控制扭转位移比的前提下取消扭转耦联周期比限制。     

预应力混凝土核电厂安全壳结构扭转地震效应影响因素分析

为探究扭平分量比、扭转周期比、层间位移角、扭转位移比及扭转效应系数指标对地震作用下核电厂安全壳结构弹性扭转效应的影响,确定结构最不利扭转损伤薄弱部位。基于El Centro波、Taft波和南京地震波作用,利用有限元分析软件ANSYS,对核电厂安全壳结构在自重、自重和预应力共同作用两种工况下的弹性扭转地震效应进行分析。结果表明:层间位移角和扭转效应系数越大,且扭转位移比大于1.2时,核电厂安全壳结构的弹性扭转效应更为剧烈,扭转损伤不利部位发生在筒壁中间附近区域以及筒壁与穹顶相接处周围的区域;控制核电厂安全壳结构扭转效应指标与扭转动力参数密切相关,提高抗扭刚度及阻尼,将有利于降低扭转振动的幅度,从而增强结构的抗扭安全。研究结果可为在役核电站安全评估提供技术参考。     

不同长宽比偏心结构的扭转效应探讨

根据一般对偏心结构分析仅用偏心率和扭平频率比两指标进行分析的现状,本文提出层间转角θ、节点扭平位移比Δ和空间效应系数ρ三个参数,以长宽比不同而偏心率和扭平频率比相同的两个典型工程为实例,分析了楼层和长宽比等对结构的扭转效应、平扭耦联效应以及空间效应的影响。结果表明:在偏心率和扭平频率比相同的情况下,长宽比越大,其扭转效应越强,而空间效应就越弱。     

高层建筑结构抗扭设计

高层建筑结构设计过程中,因为建筑抗位移的刚度不均匀,建筑平面不够规则等问题都会直接影响建筑物的扭转,会出现建筑物位移比、周期比无法满足规范要求。还有一些在因为地震引起的建筑物扭转问题,所以,建筑结构抗震设计中建筑抗扭设计非常重要。建筑工程抗扭设计受许多因素影响,建筑结构设计抗扭设计是随着社会经济发展的产物。本文分析并探讨了建筑工程结构抗扭设计理念和应用。     

某高层剪力墙结构扭转效应的调整

周期比是控制结构扭转效应的重要指标,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效合理,使结构不出现过大扭转。位移比（层间位移比）是控制结构平面不规则性的重要指标。对一般的结构工程,当这两个指标不满足规范要求时,宜调整抗侧力结构的布置,增大结构的抗扭刚度。在层间位移比有较大富余的情况下,设计人员通常采用增加结构周边构件的刚度,降低结构中间构件的刚度的原则,以增大结构的整体抗扭刚度。     

高层建筑结构抗扭设计中的几个问题

抗扭设计是高层建筑结构设计中的重要问题。首先阐述了影响结构扭转激振和反应的主要因素及控制措施,并从"避开扭转反应的最大峰值"、"降低结构扭转反应对偏心率的敏感性"和"鉴别抗扭刚度不足的结构"三个方面,说明了控制周期比的必要性以及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)周期比控制方法的合理性;其次讨论了高层结构的周期比与结构高度的关系,对于弯曲型或弯剪型结构,指出"若平面布局相同,高度越大、周期比越小、相对抗扭刚度越大、扭转反应越小"的规律是成立的且合理的;最后证明了对于满足刚性楼面假定的结构,如果结构最大层间位移角和层间位移比满足高规的基本限值要求,楼层的扭转将会被控制在较小的量级,该量级的扭转可能会影响巨型截面柱的抗扭承载力设计,而对普通柱的抗扭承载力设计一般情况下则影响较小。     

论水平地震作用下对称和规则结构的抗扭设计

根据78抗震规范、89抗震规范以及抗震规范(GB50011—2001)、高规(JGJ3—2002)中有关结构抗扭设计的规定,对对称规则结构的定义、结构周期与位移的关系、结构偶然偏心的考虑、扭转周期比与扭转位移比的控制等进行了论述。澄清了当前设计中一些令设计者困惑的问题,为地震作用下对称规则结构的抗扭设计提供了理论依据与可行的设计方法。     

辽阳市某商务综合楼塔楼抗扭转性能分析

辽阳市某商务综合楼塔楼是一幢椭圆形平面高层办公楼,其平扭耦联周期比较接近,制约了建筑平面的布置.对其弹塑性抗扭转性能进行了深入对比分析,表明通过合理的结构布置,未设置端跨纵向抗扭转剪力墙的塔楼在多遇和罕遇地震作用下均具有较好的抗扭转性能;分析并验证了塔楼周期比,偏心率与扭转效应θr/u之间的关系,提出规范以周期比作为结构的扭转控制指标有其不够合理的地方,建议考虑直接以θr/u作为扭转效应的主要控制指标.最后,对于平扭耦联周期比较接近结构的抗扭设计提出了一些建议,可供同类工程设计参考.     

高层建筑平动周期及扭转周期比的控制问题

从分析结构周期与顶点位移、层间位移角的关系出发,论证了控制结构最大层间位移角实际上就隐含控制了相应结构的平动周期值,确定了高层建筑的最大层间位移角限值就没有必要再另行控制结构的平动周期。论述了结构抗扭设计的三个核心问题,分析了单一控制扭转周期比存在的问题。     

偏心裙房结构的扭转反应分析

多高层结构设计中,裙房偏心引起整个结构的扭转反应十分明显。分析表明,引起偏心裙房结构扭转反应的本质原因是结构的刚度中心在底部裙房处发生突然偏离,从而造成刚度中心的上下不连续,此时地震扭转计算和抗扭设计的关键就是调整结构的平面布置以及抗侧力构件的刚度,使其在结构平面上达到合理的分布,进而提高偏心裙房结构的抗扭性能。本文通过模型分析及工程实例分析,总结了偏心裙房结构扭转反应的主要影响因素及抗扭设计方法建议。     

山地高层建筑抗震设计若干规则性指标应用方法的探讨

通过对一栋山地高层建筑扭转位移比、抗剪承载力比的计算,并与平地计算模型进行对比,结合动力弹塑性时程分析,提出了在计算层间位移角较小的山地高层建筑扭转效应时,以层水平扭转角作为辅助控制指标,适当放松扭转位移比限值;计算抗剪承载力比时,以楼层的抗剪能力需求比作为衡量指标,正确判断结构抗剪薄弱位置。     

同济大学教学科研综合楼柱间支撑体系布置研究

同济大学教学科研综合楼在地震作用下结构呈现明显的扭转不规则特性,需设置必要的柱间支撑体系来控制扭转效应。采用非线性时程分析和弹塑性静力分析,对钢支撑和粘滞阻尼支撑两类支撑的连续与非连续布置共四种支撑方案进行对比分析。结果表明,连续支撑布置比非连续支撑布置具有更优的抗震性能和抗扭性能,尤其是连续阻尼支撑布置,但与建筑立意不协调。非连续钢支撑布置时层刚度不规则,不利于减小地震反应和控制结构扭转。非连续粘滞阻尼支撑布置克服了非连续钢支撑布置存在的不足,保证结构具有足够的抗震、抗扭性能,且能使得结构布置与建筑相协调。     

基于隔震技术的偏心结构扭转控制研究

针对偏心基础隔震结构的地震响应特性,分析该类结构的扭转响应。建立偏心隔震结构分析模型,利用弹塑性时程分析方法,以扭转位移比为响应指标,分析结构在多遇、设防及罕遇地震作用下的扭转响应。研究结果表明:本文中基础隔震结构X向以楼层位移为指标的扭转位移比略微增大,以层间位移为指标的扭转位移比放大现象明显,增大幅值最大为18. 2%,且超过1. 2; Y向的扭转位移比均减小且小于1. 2。结合本文分析的基础隔震结构,当上部结构为偏心结构时,使隔震层刚心和上部结构质心重合时,可减小Y向的扭转位移比,但X向的以层间位移为指标的扭转位移比放大现象明显。     

高层建筑结构的扭转反应控制

高层建筑结构扭转反应控制是设计中的关键问题,但在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)中还没有这方面的具体规定。因此,有必要对《高层建筑混凝土结构技术规程》中控制结构地震扭转效应的主要方法进行解说和讨论:限制结构在考虑偶然偏心的水平地震作用下,每个楼层的最大位移和最大层间位移与该层平均位移和平均层间位移的比值(位移比)以及结构以扭转为主的第一振型周期Tt与以平动为主的第一振型周期Tl之比值(周期比);分析位移比、周期比和偏心率之间的关系,并说明计算偶然偏心影响和控制位移比、周期比的必要性和可行性,以及在单塔楼工程设计中的应用;对于多塔楼高层建筑结构,提出了控制扭转效应的设计建议:对上部无刚性连接的多塔楼结构,宜将各塔楼及裙房由裙房顶板处切开分别计算各自周期比;对上部有刚性连接的多塔楼结构,应采用整体结构模型计算并验算整体扭转和平动的周期比。     

偏心框剪结构地震作用下弹塑性扭转反应分析

为考察实际偏心框剪结构在地震作用下的扭转反应规律,按规范设计一组具有不同偏心率的实际框剪三维偏心结构算例,采用精细有限元模型进行不同地震水准下的多波非线性动力时程分析,对比其层间位移角、扭转角、塑性铰分布、延性系数等弹塑性地震反应。结果表明,位移比控制在高规要求的1.4限值内时,位移反应可满足规范的性能要求;刚性边构件的延性需求比柔性边大2倍～3倍;刚性地基假定下框剪结构的刚性边剪力墙构件底部在人工波大震输入时延性需求过大,应引起重视。     

斜坡地面框架结构受力特点分析

为了考察位于斜坡地面上框架结构的受力特点,分别建立了短向坡地、长向坡地和双向坡地三类计算模型,并分别考虑地面高差为1层与2层时的情况。详细分析了坡地建筑与平地建筑在结构动力特性、水平地震作用下的侧向位移与层间位移角、考虑偶然偏心作用时的扭转位移比、楼层侧向刚度比以及结构内力等方面的差异。分析结果表明,坡地建筑地下室侧向刚度较小,结构自振周期较长,平动振型与扭转振型相互耦联。随着地面坡度增大,结构自振周期增幅以及平动、扭转耦联程度随之加大。在水平地震作用下,坡地建筑地下室墙体顶点楼层的侧向位移与层间位移角均明显大于平地建筑。短向坡地建筑地下室对上部结构嵌固效果较好,长向坡地建筑次之,双向坡地建筑最差。在水平地震作用下,坡地建筑地下室顶板及其下部相邻层楼板应力与楼面梁轴力显著增大。随着地面坡度增大,楼板应力与楼面梁轴力增幅加大,而且影响范围向下延伸。针对坡地建筑受力的特点,提出相关的设计建议。     

高层建筑结构的扭转反应控制及工程实例

结构在地震中的扭转反应控制是高层建筑抗震设计中的一个重要内容。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002)主要通过考虑偶然偏心和控制周期比、位移比来控制结构的扭转反应。控制扭转的技术措施主要分两类:一是调整质量中心和刚度中心的偏心;二是增大结构的抗扭刚度或者适当减小结构的抗侧刚度。根据理论分析及实际工程经验,得出如下结论:抗震设计时宜取考虑偶然偏心和考虑双向地震两者中不利结果进行设计;宜控制结构的前两个振型以两正交主轴方向上的平动振型为主;对于平面狭长的框架结构,加大两边榀的框架梁比加大边榀的柱在提高结构的抗扭刚度上能起到更好的效果;剪力墙结构可以通过加大外圈连梁高度,角窗部位增设暗梁来提高结构的抗扭刚度。