多层中心支撑钢框架结构抗震性能简化评估方法

中心支撑钢框架结构是一种典型的双重抗侧力体系,在强震作用下支撑失效会引发结构承载力和刚度的折减,其复杂的恢复力模型使得此类结构抗震性能的评估成为难点。为解决该问题,提出了多层中心支撑钢框架结构储备体系参数的概念及其计算方法,即通过对中心支撑钢框架结构进行推覆分析,将结构转化为等效单自由度体系,同时确定整体结构体系失效过程,进而确定储备体系和储备参数。结合中心支撑钢框架结构延性需求谱,建立了考虑能力储备的多层结构抗震性能简化评估方法,即"能力储备法",该方法可有效评估中心支撑钢框架结构体系抗倒塌性能、延性与变形。采用该方法分析了2个5层中心支撑钢框架结构的抗震性能,并与非线性时程分析结果进行对比。分析表明,能力储备法可对多层中心支撑钢框架结构层间延性和顶点位移进行较准确的预测。     

好未来昌平教育园区超限高层结构设计北大核心CSCD

好未来昌平教育园区项目结构体系为钢框架-偏心支撑,结构高度45m的超限高层。地下3层,地上9层,西侧两层裙房、主楼为回字形,屋面为环运动场地。结构主入口设置斜柱支撑转换桁架,中庭采用45m通高树形结构,在6层通过八根连杆将树状柱与主楼连接,结构整体不设置永久性结构缝。针对不规则项,通过抗震概念设计、抗震计算有针对性加强,满足抗震性能目标。     

基于性能的自复位钢框架震后功能恢复能力量化分析

自复位结构由于具有较好的抗震性能,近年来得到学者的广泛关注。目前对自复位结构体系的抗震性能评估仍然集中在结构的最大层间位移角、楼层的峰值加速度和残余层间位移角等,而对该结构体系的综合抗震性能评估较少,因此基于功能恢复能力的概念,以自复位耗能支撑钢框架和自复位屈曲约束支撑钢框架为例,对两种结构分别进行增量动力分析,得到结构体系的地震易损性曲线。进而计算结构的直接经济损失,基于地震损失评估模型,评估结构体系震后的恢复时间和总损失。最后,采用三种不同的功能恢复函数模型,对比分析了两种自复位结构震后功能恢复能力,为自复位结构体系的抗震性能分析提供参考。     

三层足尺分层装配支撑钢框架结构的振动台试验研究

为探究分层装配支撑钢框架体系在真实地震动力作用下的响应与性能,以某3层足尺房屋钢框架结构为研究对象,输入不同水准下的3条地震波进行振动台试验,分析了结构动力分步损伤行为、主（余）震层间变形、残余位移响应及其柔性支撑的可修复性。研究结果表明,结构满足我国规范对于抗震安全性的要求。在罕遇地震作用下,结构损伤集中于柔性支撑而主框架基本保持弹性,表现出损伤控制的特征,且震后基本无残余位移。未对支撑进行修复的结构在余震作用下的位移响应有所放大,但对支撑进行简易修复之后,结构抗震性能基本完全恢复。在超大地震作用下,主框架作为第二道抗震防线发展局部塑性变形,但震后残余位移仍然很小。柔性支撑初始是否张紧对结构初始刚度和层间位移分布有较大影响。支撑在动力作用下的突然张紧对结构产生了冲击效应,而支撑的延性可有效缓解此效应的影响。研究总体表明分层装配支撑钢框架体系应用于低多层建筑时具有优良的抗震性能与震后可恢复性。     

消能支撑在框架-抗震墙结构减震中的应用

以地处地震高烈度区的宿迁建设大厦为例,在传统的框架-抗震墙结构体系的基础上设置局部消能支撑,进行了结构非线性时程分析,对消能装置的数量及布置进行了优化,分析结果表明,框架-抗震墙结构 局部消能减震支撑在多遇地震作用下的层间位移能满足<建筑抗震设计规范>要求,在罕遇地震作用下具有更高的安全储备,表现出良好的抗震性能.同时合理的构造措施也为消能支撑发挥作用提供了可靠保证,可为高烈度区类似结构的设计提供借鉴.     

某大悬挑中心支撑-钢框架结构设计

上海船厂2E2-4地块项目为带大悬挑3层中心支撑-钢框架结构,最大悬挑尺寸39m,属特别不规则多层结构。采用SAP2000及MIDAS Gen分别进行弹性阶段建模分析,验证了模型的可靠性;通过竖向荷载传力路径分析,优化了结构布置,确定了结构关键构件;针对楼板应力分析、温度应力分析中发现的薄弱部位,采取了设置施工后浇带、局部加强楼板配筋、控制钢构件设计应力等有效措施;对结构进行了多遇地震、设防烈度地震、预估罕遇地震下的抗震性能分析。结果表明,结构能够达到预定的抗震性能目标。     

巨型钢框架-拉索支撑结构的三种抗震分析方法比较

针对新型巨型钢框架-拉索支撑结构体系的抗震性能,采用Pushover分析、振型分解反应谱分析及时程分析三种方法,分别研究典型巨型钢框架-拉索支撑结构在8度多遇地震作用下的底部剪力和层间位移角。结果表明,三种不同抗震分析方法得到的底部剪力和层间位移角最大值由小到大的顺序均为:Pushove分析、反应谱分析、时程分析。由于时程分析法能更好地反映巨型钢框架-拉索支撑结构顶部的地震作用响应,在评估其抗震性能时应作为其他两种方法的补充。     

西直门交通枢纽及服务用房(西区)工程结构设计

西直门交通枢纽及服务用房是一个建筑造型独特,使用功能广泛,结构体系复杂的大型公共建筑。结构设计中合理地设置防震缝,将复杂多塔高层结构分成多个简单的抗侧力结构单元。主体采用框架-抗震墙结构,局部过街楼采用大跨度钢结构空腹桁架体系,屋顶采用钢拱结构,以刚性杆与张拉索网组合为纵向支撑实现通透展厅要求。基础采用底部后压浆钻孔灌注桩体系。     

世茂深坑酒店总体结构设计

世茂深坑酒店主体建筑位于地质深坑内,依崖壁建造,为独特的两点支承结构体系。地上建筑2层,地下至水面建筑共14层。酒店主体结构采用钢框架-支撑结构体系,框架柱采用钢管混凝土柱。本文介绍了该工程的岩质边坡稳定性问题、地基基础设计、结构布置和结构分析计算,着重阐述了抗震性能目标确定、结构体系优化、关键构件安全储备等抗震超限设...     

中国动漫博物馆钢结构抗震设计与分析

在结构设计中,抗震设计是必不可少的环节。以中国动漫博物馆为例,一层采用钢网格筒钢框架支撑(钢板剪力墙)结构,二层及以上采用钢框架支撑(钢板剪力墙)+跨层桁架结构,运用现行结构抗震理论和有限元模型,进行了动力时程和静力弹塑性分析。分析表明:该结构整体抗侧刚度较好,具有较好的抗震性能。     

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。     

大连梭鱼湾专业足球场结构计算与分析

大连梭鱼湾专业足球场主体结构采用钢筋混凝土框架结构,罩棚索桁架结构为轮辐式上斜交下径向双层索网体系,索桁架外侧支承于钢压环,内侧设置索拉环,拉环内侧设置钢挑棚,屋盖膜结构采用张拉膜结构体系。外幕墙采用钢桁架+交叉索网支承单层ETFE膜体系。根据整体结构体系特点和构件的重要性,制定了合理的抗震性能目标,通过抗震性能化设计使结构达到预期的结构性能目标,满足相关规范要求。针对本工程复杂多结构体系特点,结构设计时进行多软件、多模型计算分析,对结构进行抗风荷载、抗雪荷载、抗温度作用、抗震等计算分析,以控制结构变形及承载力,确保结构设计安全合理。     

某医院行政楼高位桁架转换结构体系设计

某医院行政楼项目建筑高度约60m,为大跨度大悬挑钢桁架转换高层建筑结构。主体结构采用钢-混凝土混合结构体系,底部两侧设置剪力墙底座并延至屋顶,4～5层为双层双向桁架转换结构,最大边跨桁架跨度58.8m,最大悬挑16.8m。剪力墙作为主要抗侧力体系可有效抵抗地震作用和风等水平荷载,双层双向桁架转换体系则作为上部结构的支撑转换结构。主要研究了该建筑的结构体系及特点、结构构件的性能目标、整体指标的控制、转换桁架的受力分析、弹性时程分析以及主要抗震构造措施。结果表明:双层双向转换桁架结构有效实现了大跨度大悬挑的结构转换及上部结构支撑,具有良好的受力性能。     

水平加强层对超高层钢框架-支撑结构的影响

超高层钢结构体系设计中,为提高结构的整体刚度,通常沿高度方向设置一道或多道水平加强层,而水平加强层的设置对其抗震性能有较大的影响。利用ANSYS有限元计算软件。分析了设置水平加强层后超高层钢框架-支撑结构地震响应。通过32层结构模型的6种不同设置加强层的方案比较,研究了加强层的数量对结构的侧向刚度、地震作用下构件内力以及内筒和外框架水平层剪力分配的影响。以68层的武汉国际证券大厦为例进行验证。用振型分解反应谱方法方法分析了常遇地震作用下的结构响应,对水平加强层的运用有借鉴价值。     

跃层铰接钢框架支撑体系在某装配式住宅中的应用研究

针对装配式钢结构高层住宅的特点,提出了一种新结构体系——跃层铰接钢框架支撑体系。该结构体系基于中心支撑框架,框架梁每隔一至两层刚接一层,在保证结构的抗侧刚度和稳定性前提下,梁柱节点尽可能多的采用铰接形式。为了解新型结构体系的性能特点,以某装配式高层钢结构住宅项目为算例,与普通钢框架支撑体系结构进行结构布置、连接节点、抗震性能和经济性对比分析。研究表明采用该体系的钢结构住宅不仅抗震性能良好,还具有简化节点构造、减少现场焊接工作量、节约建设成本等优点,值得大力推广应用。     

设置FVD的底部薄弱层结构振动台试验研究

根据新型粘弹性-摩擦阻尼器(FVD)的耗能特点和底部薄弱层结构动力特性,提出通过对底部薄弱层结构设置FVD,达到对底部薄弱层结构抗震加固的目的。为了验证该方法的抗震控制效果,设计制作了带有底层薄弱层的五层钢框架模型,在其底层薄弱层设置FVD支撑,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验。试验结果表明,FVD支撑能够有效地控制结构的地震反应。     

双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系的抗震性能分析

为了提高结构的抗震性能,提出了一种双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系,即在摇摆桁架和钢框架连接处安装黏滞阻尼器,并在桁架底部设置自复位支撑(SCED)。建立了该系统的数值模型,并与摇摆桁架-钢框架对比分析,以研究其在地震下的抗震性能。结果表明:黏滞阻尼器在地震作用下充分发挥耗能能力,自复位支撑在地震作用下的残余应变基本为零,并能为结构提供足够的自复位能力,结构的抗震性能得到了很大提高。     

钢框架抗震改造的支撑系统研究

评估了不同支撑系统改造的抗弯钢框架的抗震性能。采用3种结构形式:中心支撑框架、防屈曲支撑框架和巨型支撑框架。设计了一横向刚度不足的9层钢框架,满足规范对高地震灾害区域结构的侧移要求。用中心支撑、防屈曲支撑和巨型支撑改造框架,进行非弹性时程分析,评估地震作用下的结构性能。以局部变形(杆件转角)和整体变形(层间及屋顶侧移)为参数,比较改造框架非弹性性能的不同。结果表明:巨型支撑框架是最有效率的支撑系统,其最大层间侧移比抗弯框架低70%,比中心支撑框架低50%。侧移的减小量与地震特性有关,尤其是频率。防屈曲支撑的抗震性能仅稍优于巨型支撑框架,但其总质量更大。巨型支撑框架的杆件和节点用钢量比中心支撑框架低20%,既降低了费用又体现了抗震优势。     

喀什国际免税广场塔楼结构体系设计与研究

喀什国际免税广场由两栋58层、结构高度均为255m的超高层A,B塔楼及22.8m高的4层商业裙房组成。塔楼与裙房之间地面以上设防震缝分开。着重介绍塔楼结构体系由混合结构到钢结构的演变历程、设计面临的挑战,并按抗震概念设计思想有针对性地采取结构加强措施,最终形成了钢框架角部带支撑的密柱外筒-钢框架支撑内筒的筒中筒结构体系。分析结果表明:最终采用的结构体系在水平地震作用下,内、外筒剪力分配合理,符合多道抗震防线的概念设计,结构的周期比、剪重比、层间位移角、稳定性等均满足规范要求。     

巨型型钢混凝土框撑-核心筒结构性能分析

巨型型钢混凝土框撑-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、巨型支撑、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新型超高层结构体系。对设置X形和倒V形巨型支撑以及设置巨型支撑的同时去除巨型梁下层次柱的结构体系进行了分析。结果表明:设置X形巨型支撑可以使结构的整体刚度明显增大,提高了框架作为第二道抗震防线的承载力;倒V形巨型支撑对结构刚度的贡献相对较小,但引起的局部构件内力突变也较小;设置巨型支撑的同时去除次柱会造成局部构件的内力突变,但可以使巨型框架的主、次结构受力更明确,提高主结构的效率,同时满足建筑大开间的要求。