高层建筑中高位箱形转换层结构的抗震设计

本文介绍了一幢带高位箱形转换层的高层建筑结构的抗震设计过程,重点分析了高边坡处理、箱形转换层的计算与设计,以及关键构件（悬臂转换梁、框支梁柱和剪力墙底部加强部位）的抗震构造加强措施,供同类高层建筑结构设计时参考。     

广州南站某商住楼高位转换组合结构抗震设计

广州南站某商住楼为超B级高度的组合结构高层建筑,并存在扭转不规则、平面凹凸不规则、楼板不连续、竖向构件间断、承载力突变、跃层柱、高位转换等多项不规则及超限情况。采用框支剪力墙结构体系,框支柱、底部剪力墙、转换梁采用型钢组合构件。介绍了结构的超限设计,包括反应谱弹性计算、弹性时程分析、静力推覆分析、弹塑性时程分析等内容,重点介绍了高位转换对结构的影响及外伸结构之间连接板的不同布置引起的连接板应力变化。分析结果表明,内置型钢后,框支柱、底部剪力墙、转换梁的承载力及延性大大提高,工程虽存在多项不规则及超限情况,但通过细化剪力墙及转换层结构布置、细致的分析及必要的抗震构造措施,能实现结构设计所设定的C级抗震性能目标。     

某超高层框支剪力墙高位转换结构设计

某超高层建筑31层,房屋总高度144.55m,采用高位转换部分框支剪力墙结构体系.叙述了该项目的前期设计思路、超限情况、抗震性能设计、高位转换结构专项分析及结构相应加强措施等内容,专项分析中对结构转换层上下刚度比验算、型钢在转换构件中的应用、转换层上层墙超限分析、框支构件极限承载力验算等问题进行了介绍.结果表明,利用设备转换的空间增加转换层上层层高以及层高根据梁刚度作用点来计算等措施,可有效提高转换层上下层刚度比值;型钢转换梁、柱的采用,既能使结构构件满足建筑对空间尺寸的要求,又能有效解决柱轴压比、转换梁上层剪力墙抗剪承载力超限等问题.     

关于底部大空间剪力墙结构的转换层设计

讨论了梁式、箱形梁、厚板等转换层结构设计时应注意的一些问题 ,以及框支梁、转换层设置高度的设计概念和设计要点。对于位于地震区的高位转换结构 ,作者认为应根据设防烈度认真对待。介绍了重庆一大底盘多塔结构高位厚板转换层结构设计工程实例 ,可供转换层设计时参考。     

竖向荷载作用下型钢混凝土转换梁性能研究

型钢混凝土转换梁因其优良的性能在工程中被广泛的应用,本文介绍了4榀框支剪力墙试件试验,其中3榀采用型钢混凝土转换梁和框支柱,1榀采用钢筋混凝土转换梁和框支柱,并进行了有限元分析,研究转换梁在竖向荷载作用下的性能。     

带高位转换层框—筒结构抗震性能分析

通过对工程实例的分析,比较转换层位于不同位置的框-筒结构的抗震性能和受力特点,指出带高位转换层的框-筒结构在转换层附近将产生刚度突变和剪力突变,并分析了在6度区带高位转换的框-筒结构的合理高位.     

九方城市广场多塔结构设计

九方城市广场位于天津滨海新区,为大底盘多塔结构。三栋塔楼中,一栋高212.4m的超高层办公楼为钢筋混凝土框架-核心筒结构,另外两栋高度分别为99.35,92.25m的公寓,为高位转换的部分框支抗震墙结构。介绍了超高层及高位转换结构的抗震性能目标设置、薄弱层楼板的分析方法等问题,着重讨论了加强层设置对超高层结构刚度的影响及高位转换情况下转换层的加强措施。通过弹塑性分析研究了开洞框支梁在罕遇地震下的受力特点和抗震性能。     

贵阳未来方舟G7框支转换结构分析与设计

贵阳渔安安井温泉旅游城未来方舟G7为大型商住综合体项目,塔楼与商业裙楼设缝分开。其中裙房采用框架结构,共7层,3栋塔楼为高度180～210m的超高层住宅,采用框支剪力墙结构。塔楼由于高位转换且转换层以上层数较多,结构受力相对复杂。采用ABAQUS对框支转换构件进行三维实体有限元分析,揭示框支转换结构"拉杆-拱"受力机理;通过改变转换层位置,研究框支剪力墙与落地核心筒之间的剪力传递规律;提出两种方便转换梁拉筋贯通锚固的框支转换节点形式,并论证其安全可靠性。对转换梁、框支柱、框支连接节点、框支剪力墙、落地核心筒以及转换层上下几层楼盖等转换结构相关构件进行分析,并采取相应构造加强措施,保障转换结构受力安全,使得整体结构达到预设的C级抗震性能目标。     

不同高位转换层对部分框支剪力墙结构的影响

以某一典型的部分框支剪力墙结构为例,介绍了改变转换层所在层的位置,分别建模并进行对比分析,得出关于不同高位转换层对部分框支剪力墙结构受力性能影响的一些结论,为今后框支剪力墙结构设计提供了参考。     

广州某超限高层高位框支转换部位有限元分析

广州某超限高层建筑,结构体系为部分框支剪力墙结构,转换层位于11层。框支转换部位受力复杂,高位转换对结构抗震不利,应专门分析并采取有效措施。文章采用ABAQUS对其中一个框支转换部位进行有限元分析,研究其受力特点并进行承载力验算,寻找薄弱部位并提出加强措施。结果表明,该框支转换结构承载力整体满足要求,地震作用为控制工况;在连接节点区域存在应力集中现象,当被托换剪力墙的净托换长度较大时更为明显,需采取构造加强措施改善其受力性能。     

新型内置钢构架组合转换梁结构工程应用

介绍一种新型的梁式转换结构形式——内置钢构架钢-混凝土转换梁,并结合广州某高层建筑结构工程设计,从满足承载力、刚度等力学性能的要求以及使用功能的需要、施工性、经济性等方面进行了论述。工程应用实例表明,该内置钢骨构架-钢筋混凝土转换梁是一种高承载力、安全、经济的新型转换构件,它不仅可以用在高层建筑结构转换层上,还可以推广应用到其他大跨重载结构中,具有显著的综合经济效益。     

钢管混凝土柱-RC环梁节点及其应用

介绍了钢管混凝土柱 混凝土环梁节点的构造和基本受力机理 ,以及 3 7个节点模型、1个足尺节点单调加载试验结果和 1 4个节点模型在低周反复荷载作用下的试验结果。试验结果表明 ,通过合理设计 ,环梁节点能有效地传递框架梁端的剪力和弯矩 ,具有良好的变形能力和耗能能力 ,可以实现“强节点、弱构件”的抗震概念设计。简要介绍了环梁节点的设计方法及其在房屋建筑中的应用     

梁柱刚性连接加强型节点的研究进展

为了解决梁柱刚性连接节点在强震作用下的脆性破坏,采用对梁翼缘进行局部削弱或在连接区域局部加大的设计方法,以达到塑性铰外移、提高节点延性、避免在强震作用下梁柱接头发生脆性破坏的设计目的。国内外参考文献的研究结果表明,削弱型节点是以削弱梁翼缘截面、降低梁承载力为代价,获得强震作用下梁的塑性发展,而加强型节点以不降低梁承载力为前提,在大震作用下同样可以获得较好的塑性发展,使节点具有很好的延性。本文以我国《钢结构设计规范》修订为背景,针对塑性铰外移加强型节点各类形式的研究进展加以综述,并着重介绍了板式加强型节点和翼缘扩大型节点的国内外研究进展。     

带高位大跨钢桁架转换层建筑结构动力分析

根据一栋带高位大跨钢桁架转换层建筑结构实际工程,建立了考虑楼板面内弹性变形高精度有限元空间质点系计算模型,进行了采用Ritz法求解技术的模态分析、单点加速度响应地震反应谱分析和时程分析。结果表明,转换钢桁架产生局部振型,形成结构薄弱环节,结构主振周期对应着地震力贡献最大的振型;转换钢桁架位置较高及其相邻层质量悬殊,使得高振型对结构动力特性影响显著;结构竖向刚度的非连续性改变了层地震力的分布,转换层及其上部结构层间位移角突变,主体结构与钢桁架平面外变形差异较大;地震波的频谱特性引起主体结构对El Centro波地震响应最强烈,而转换钢桁架局部对人工波地震响应最强烈。     

美国钢结构抗震“合格梁柱节点”设计方法介绍

钢结构梁柱节点在结构中起着重要作用.1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中,传统构造形式的梁柱栓焊节点发生了脆性破坏.之后美国对节点的抗震性能进行了大量研究,最终提出了具有良好延性和抗震性能的6种“合格节点”,并编制了相关设计规范.详细介绍这6种合格节点的构造形式和设计方法,以期对我国的钢结构设计规范的修订及梁柱节点的设计和工程应用提供参考.     

华润中心结构设计中的关键技术

深圳华润中心结构复杂,存在大量的转换构件,且结构长度远远超过规范要求分缝的限值。结合工程本身的特性,设计采取了分层钢管芯混凝土组合柱、半空心型钢混凝土转换梁、格构式空腹箱形钢梁、抗剪型钢混凝土转换梁等多种结构体系相结合的措施。结构体系的刚度、延性和稳定性良好,确保了工程的安全性和经济性,满足了建筑方案对空间的要求。主要介绍工程结构关键技术的设计和应用特点,并对工程中应用的33m跨格构式空腹箱形钢梁组作为中庭转换梁的设计及构造作出分析。     

内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件试验研究

以实际工程为背景,对两榀1/6缩尺内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件模型进行试验研究,分析这种新型转换构件在竖向集中荷载作用下的力学性能和破坏形态,研究构件在受力过程中裂缝的开展规律、钢筋和钢构架的应变变化特点、传力模式。研究结果表明内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件具有承载力高、刚度大、变形能力强等诸多优点,内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件的破坏形态有显著的改善,避免了普通钢筋混凝土转换梁(尤其是深受弯构件)的脆性破坏形态,表现出良好的塑性。内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件充分利用了深受弯构件的拉力拱传力机理,设置钢构架实现了以最短、最直接的传力路线和方式传递上部荷载。     

Seismic performance of Y‐type eccentrically braced frames combined with high‐strength steel based on performance‐based seismic design

In the Y‐type eccentrically braced frame structures, the links as fuses are generally located outside the beams; the links can be easily repairable or replaceable after earthquake without obvious damage in the slab and beam. The non‐dissipative member (beams, braces, and columns) in the Y‐type eccentrically braced frames are overestimated designed to ensure adequate plastic deformation of links with dissipating sufficient energy. However, the traditionally code design not only wastes steel but also limits the application of eccentrically braced frames. In this paper, Y‐type eccentrically braced steel frames with high‐strength steel is proposed; links and braces are fabricated with Q345 steel (the nominal yield stress is 345 MPa); the beams and columns are fabricated with high‐strength steel. The usage of high‐strength steel effectively decreases the cross sections of structural members as well as reduces the construction cost. The performance‐based seismic design of eccentrically braced frames was proposed to achieve the ideal failure mode and the same objective. Based on this method, four groups Y‐type eccentrically braced frames of 5‐story, 10‐story, 15‐story, and 20‐story models with ideal failure modes were designed, and each group includes Y‐type eccentrically braced frames with ordinary steel and Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel. Nonlinear pushover and nonlinear dynamic analyses were performed on all prototypes, and the near‐fault and far‐fault ground motions are considered. The bearing capacity, lateral stiffness, story drift, link rotations, and failure modes were compared. The results indicated that Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel have a similar bearing capacity to ordinary steel; however, the lateral stiffness of Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel is smaller. Similar failure modes and story drift distribution of the prototype structures designed using the performance‐based seismic design method are performed under rare earthquake conditions.     

内置钢构架型钢混凝土转换深梁传力机理试验研究

结合深梁的"拉杆-拱"传力机理,提出新型内置钢构架型钢混凝土深梁,将钢构架的各部分杆件分别用于传力机构中的拉杆和压杆中,并对一榀普通钢筋混凝土转换深梁、三榀内置钢构架型钢混凝土转换深梁模型进行试验研究,分析这种新型转换深梁在竖向集中荷载作用下的力学性能和破坏形态,研究深梁在受力过程中的钢筋和钢构架的应变变化特点、传力机理。试验表明内置钢构架型钢混凝土深梁具有承载力高、刚度大、延性好等优点。相同参数条件下,内置钢构架型钢混凝土深梁承载力比普通钢筋混凝土深梁提高30%～40%,抗剪承载力提高幅度尤为显著,刚度提高30%～50%。内置钢构架型钢混凝土转换深梁充分利用了深梁的拉杆拱传力机理,设置钢构架实现以最短、最直接的传力路线和传力方式传递上部荷载。偏于安全估算,钢构架能承担20%深梁总荷载。     

Seismic progressive-failure analysis of tall steel structures under beam-removal scenarios

Investigating progressive collapse of tall structures under beam removal scenarios after earthquake is a complex subject because the earthquake damage acts as an initial condition for the subsequent scenario. An investigation is performed here on a 10 story steel moment resisting structure designed to meet the life safety level of performance when different beam removal scenarios after earthquake are considered. To this end, the structure is first subjected to the design earthquake simulated by Tabas earthquake acceleration. The beam removal scenarios are then considered at different locations assuming that both ends connections of the beam to columns are simultaneously detached from the columns; thus the removed beam falls on the underneath floor with an impact. This imposes considerable loads to the structure leading to a progressive collapse in all the scenarios considered. The results also show that the upper stories are much more vulnerable under such scenarios than the lower stories. Hence, more attention shall be paid to the beam-to-column connections of the upper stories during the process of design and construction.