超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的弹塑性时程分析

基于合理的材料弹塑性(损伤)本构关系模型,利用通用有限元软件ABAQUS建立了超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的精细有限元模型,考虑了结构的几何非线性和材料非线性性能,包括钢材和混凝土材料的塑性损伤演化。进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,获得了核心筒和楼板的损伤演化过程、顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线以及楼层位移角包络曲线。结果表明,罕遇地震作用下,混凝土最大损伤出现在这类结构体系中核心筒底部和中上部,为保证其在罕遇地震作用下更好的工作性能,建议在相关区域增设型钢或提高剪力墙配筋率等措施。采用非线性有限元分析方法,可较为清晰地揭示这类结构体系在罕遇地震作用下的工作特性,为同类研究提供参考。     

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼消能减震分析与设计

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼采用框架-剪力墙结构体系,按8度0.20g进行设计.为降低地震输入响应,减小结构最大层间位移角,提高其抗震性能并满足结构减震目标,采用消能减震技术——黏滞阻尼器(VFD).采用YJK软件进行振型分解反应谱计算,ETABS振型分解反应谱(补充复核)、弹性时程和弹塑性时程分析计算;并将减震及非减震结构的结果进行对比分析.结果 显示,采用该消能减震技术后,多遇地震作用下结构基底剪力和层间位移角的减震效果显著,满足结构既定附加等效阻尼比要求;时程法结构基底剪力减震率远高于反应谱法结构基底剪力减震率;罕遇地震作用下结构减震效果良好,弹塑性层间位移角满足规范及既定性能目标要求.     

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。     

巨型型钢混凝土框架-核心筒超高层结构抗震性能与破坏模式分析

巨型型钢混凝土(SRC)框架-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、钢筋混凝土核心筒和伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的超高层结构体系。以某超高层建筑为工程背景,建立有限元分析模型,通过反应谱分析、动力弹塑性时程分析和静力弹塑性分析,研究这种结构体系在地震作用下的变形、基底剪力及屈服破坏机制。分析结果表明:结构下部变形较大,反映出结构下部破坏比上部严重和核心筒破坏比框架严重这两种破坏趋势;结构呈现"连梁→墙肢→框架"的屈服机制,符合多道抗震防线的概念设计;结构的加强层、裙塔楼交接处以及结构底部容易首先破坏,设计中应当注意这些薄弱环节。     

RC框架-剪力墙结构的框架地震层剪力分配

我国《建筑抗震设计规范》与《高层建筑混凝土结构技术规程》关于框架-剪力墙结构地震层剪力分配的规定是依据设计经验提出来的,并没有考虑框架与剪力墙各自抗侧刚度比值的影响,因而较为笼统,明显欠缺合理性。连续化分析方法中框架-剪力墙结构的刚度特征值是表征框架-剪力墙受力和变形的重要指标。本文采用静力弹塑性分析（Pushover）方法和动力弹塑性时程分析方法对刚度特征值为1.0～4.5的8栋框架-剪力墙结构进行了全过程研究,得到了多遇、基本和罕遇地震作用下不同刚度特征值的框剪结构楼层剪力分配,以及罕遇地震下剪力墙刚度退化对楼层剪力分配的影响,并给出了框架层剪力分配公式供设计参考。     

罕遇地震下不同基础埋深的某高层建筑结构的抗震性能分析

防止结构在地震中不倒塌是抗震设防中最关键的一步,而基础埋深,为研究罕遇地震作用下不同基础埋深的某高层建筑结构的抗震性能,本文基于弹塑性有限元理论,利用Abaqus、etabs等软件建立有限元模型,分析结构基底剪力、顶点位移、层间位移角、顶点加速度指标对结构的影响,并比较两个不同模型结构底部弯矩、基础筏板应力分布情况,对罕遇地震作用下的剪力墙损伤分析进行了深入探究。结果表明:基底剪力会随着基础埋深的增大而减小,工程中可适当增加基础埋深深度以提高结构抗震性能;基础埋深对结构顶点位移、结构顶点加速度及结构底部弯矩的影响较大,对结构层间位移角的影响较小;基础埋深不足时,剪力墙容易破坏。研究成果可为类似工程提供参考。     

方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构弹塑性分析

基于简化的钢板墙模型,建立了某15层的方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构的有限元分析模型,在此基础上进行了不同强度地震波作用下的弹塑性时程分析,较好的模拟了该结构在地震作用下抗震性能,得到了结构的楼层层间位移曲线、基底剪力等曲线。结果表明,该结构罕遇地震下层间位移为150mm,多遇地震作用下层间剪力分布均匀,抗震性能较好。     

框架-自复位墙结构抗震性能的研究

具有自复位及摇摆特性的结构体系是近些年来提出的新型结构体系,相对于传统的框架和剪力墙结构,这类结构在地震作用下结构的变形和损伤控制等方面具有独特的优势.利用通用有限元软件ABAQUS分别对具有相同框架部分和墙体布置的框架-剪力墙结构、框架-自复位墙结构和纯框架结构的有限元算例进行了静力弹塑性分析和弹塑性时程分析,通过对这三种结构体系的承载力、变形和结构耗能进行对比,来进一步说明框架-自复位墙结构的结构特点,最后通过弹塑性时程分析,对阻尼器对于框架-自复位墙结构抗震性能的作用进行了初步的探讨.     

某平面不规则结构弹塑性时程分析

某框架—剪力墙结构位于8度抗震设防区域,其平面投影形状为折带形,属于高烈度下的平面不规则结构。采用NosaCAD有限元程序建立整体结构分析模型,通过8度多遇和8度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,计算结构的变形和破坏,研究结构在大震作用下的塑性发展机理。计算结果表明,多遇地震下,结构构件未出现损坏;罕遇地震下,塑性铰首先出现在框架梁、柱上,极少数剪力墙底部出现压碎。结构最大层间位移角1/103满足规范的限值要求。构件破坏顺序及分布有利于耗散地震能量。结构可以满足"小震不坏、大震不倒"的设防要求。     

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。     

剪力墙抗震能力设计措施有效性的校验与改进

为研究有效的剪力墙抗震能力设计措施,引导其在强震中实现可控的预期破坏模式,通过理论分析指出目前剪力墙能力设计措施存在的问题,通过精细有限元动力时程算例分析,校验了中国规范剪力墙能力调整措施的有效性;提出了改进措施,并进行了算例验证.结果表明,在刚性地基假定下中国2001版抗震规范抗弯能力调整措施使得剪力墙底截面在大震下...     

底部采用高性能纤维增强混凝土的RC剪力墙结构抗震性能分析

剪力墙结构底部采用高性能纤维增强混凝土材料（ECC）能够减轻底部剪力墙在地震中的损伤程度,提高结构震后可恢复性。为考察底部采用ECC材料后整体结构的抗震性能,以我国抗震设防烈度为8度、设计基本地震加速度值为0.2g的高烈度抗震设防区RC剪力墙结构为对象,建立了高度、ECC设置高度和剪力墙整体性系数不同的结构模型,并进行有限元动力时程分析,考察底部采用ECC材料的剪力墙结构与普通RC剪力墙结构抗震性能的差别;分析剪力墙结构在罕遇地震作用下发生预期延性破坏模式时的弯矩需求。结果表明,对于位于设防烈度为8度、设计基本地震加速度值为0.2g抗震设防区的剪力墙结构,将剪力墙底部采用ECC材料后,其在罕遇地震作用下能够耗散更多地震能量,剪力墙开裂的程度和概率明显减小;在剪力墙底部加强区第1~2层采用ECC材料后,ECC层及其相邻上层会发生弯曲破坏;底部加强区第1~3层剪力墙都采用ECC时,剪力墙屈服都集中在ECC层,在罕遇地震作用下ECC层以上剪力墙实现预设延性破坏模式的受弯需求不大于其受弯能力;建议25层以下的剪力墙结构在底部第1~3层范围内采用ECC材料。     

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构.通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响.研究表明:组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能...     

竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系抗震性能研究

为提高传统钢结构体系在住宅产业化应用中的标准化程度、装配化效率以及安全性能,提出了竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系,并对其抗震性能进行了分析与评价.以某高层住宅楼工程为结构方案原型,基于多遇地震作用下弹性层间位移角相同的控制标准,分别按传统组合框架-剪力墙结构体系和按竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架...     

装配式夹心剪力墙结构抗震性能研究

夹心剪力墙包含夹心段和暗柱,在装配式夹心剪力墙结构中只考虑暗柱区域的竖向连接。为了研究采用不同连接形式的装配式夹心剪力墙结构的抗震性能,设计了3种连接形式,即湿式连接、干式刚性连接和摩擦耗能连接,并对3种连接形式的装配式夹心剪力墙结构进行了拟静力试验。结果表明：采用湿式连接和干式刚性连接的结构抗震性能基本一致,两者都主要依靠底层的塑性变形耗散能量;夹心构造改变了传统低矮剪力墙容易发生剪切破坏的模式,该类剪力墙主要发生弯曲变形及破坏;在采用摩擦耗能连接的结构中,混凝土结构主体在加载结束时仍保持弹性工作状态,刚度和承载力均较采用刚性连接结构的低,累积耗能未降低,摩擦耗能连接件达到了耗散地震能量和保护混凝土结构主体免遭塑性破坏的目的,底层水平缝处的连接件依靠水平缝的开合位移耗散能量,竖缝处的连接件依靠竖缝两侧墙体的相互错动位移耗散能量;采用摩擦耗能连接的结构需要额外的预应力增大其自复位能力。另外,建立了数值分析模型,采用分层壳和桁架单元分别模拟夹心剪力墙和接缝处的连接件,模拟分析的滞回曲线和主应变分布与试验结果吻合较好,该数值分析模型可用于模拟装配式夹心剪力墙结构在地震作用下的响应。     

方正金融中心主塔楼抗震性能研究

方正金融中心主塔楼结构高度为230.800m,采用带加强层的框架-核心筒结构体系,是存在多个不规则项的超限高层建筑。外框架由圆钢管混凝土柱与实腹钢梁组成,核心筒采用钢板组合剪力墙。采用基于性能的抗震设计方法,对主体结构进行了不同地震水准作用下的结构弹性与弹塑性分析。计算结果表明,该结构具备较好的承载和变形能力,能够满足不同地震水准作用下的抗震性能目标。通过大震作用下的弹塑性分析,找出了结构潜在的抗震薄弱部位,并提出相应的抗震加强措施。为类似超高层建筑的结构设计提供经验与参考。     

设防烈度8度(0.3g)区RC剪力墙结构抗震能力需求分析

实现RC剪力墙结构预期强震破坏模式的能力设计方法的不断改进,一直为工程师所关注。针对我国抗震设防烈度8度0.3g高烈度区RC剪力墙结构,设计了不同高度和整体性系数的结构模型,从而建立了预设延性破坏模式的分析模型。考虑大震变轴力对弯矩和剪力的影响,分析了剪力墙在大震作用的弯矩和剪力的实际需求沿结构高度的分布规律。结果表明,对于位于烈度8度0.3g区的剪力墙结构,考虑大震时轴力的变化对剪力墙受弯和受剪能力的需求影响较大;剪力墙的弯矩和剪力放大系数随结构的高度和整体性系数的增大而增大;现行规范规定的剪力墙受弯和受剪能力调整系数小于实际的需求,剪力墙中下部的弯矩和底部的剪力需求大,建议受弯能力调整沿高度采用三折线,提高剪力墙底部加强区的剪力放大系数或最小构造配筋率。     

北京展览馆综合楼展示中心结构设计

北京展览馆综合楼展示中心采用了框架剪力墙-空间钢桁架结构体系,对这种新型的空间结构形式采用了不同程序进行对比分析计算。分别采用了刚性和弹性楼板假定,并考虑了垂直地震作用、温度应力对结构内力与变形的影响,验算了罕遇地震作用下结构的弹塑性变形。对影响结构抗震性能的关键节点进行了抗震设计,为混合结构在高烈度区的应用积累了经验。     

高轴压比下内置钢板高强混凝土组合剪力墙#br# 抗震性能试验研究

内置钢板混凝土组合剪力墙主要应用于超高层建筑结构中,是主要的抗侧力构件,其底部剪力墙往往承担巨大的竖向荷载,轴压比和混凝土强度是影响其抗震性能的主要因素。为研究内置钢板高强混凝土组合剪力墙在高轴压比下的抗震性能,进行2个剪跨比为2.28的组合剪力墙试件拟静力试验,设计轴压比分别为0.6和0.8,C70混凝土。研究组合剪力墙在低周反复荷载作用下的受力性能和破坏模式,分析轴压比对抗震性能的影响。结果表明：2个试件最终均发生压弯破坏,破坏截面基本符合平截面假定,滞回曲线均较饱满,耗能性能良好,同时具有比较稳定的水平承载力;随着轴压比增大,组合剪力墙的水平承载力、初始刚度和耗能能力增大,侧向变形能力有所降低,但屈服位移角仍大于1/120,极限位移角为1/46。研究可为内置钢板高强混凝土组合剪力墙的工程应用提供理论参考。     

考虑变形影响的重力式挡墙地震土压力分布

利用汶川地震丰富的近场实震资料,分析总结了地震作用下挡墙的变形破坏模式,指出挡墙的变形模式与地基基础关系最为密切。位于岩质地基上的挡墙主要发生倾斜变形,位于土质地基上的挡墙则主要发生推移变形。在此基础上,基于温克勒地基模型,将土体看做是一系列弹簧和理想刚塑性体的组合体,分析得到了不同变形模式下挡墙地震土压力及其合力作用点的计算方法。结果表明：不同变形模式下挡墙的地震土压力分布特征各异,除平移模式外,其余变形模式下挡墙地震土压力随深度都呈非线性分布;位于岩质地基上的挡墙发生变形后地震土压力的合力作用点要比土质地基上的挡墙高。通过开展位于岩质地基和土质地基上挡墙的振动台模型试验,对文中提出的挡墙地震土压力计算方法进行了验证,发现试验结果和理论分析结果较相吻合。