基于反应谱分析的高层结构伸臂桁架最优位置研究

基于振型分解反应谱法,提出伸臂桁架结构最优布置位置的数学表达式。通过分别改变伸臂桁架的刚度、核心筒的刚度、外柱刚度等参数中的1个或2个,对伸臂桁架结构的平面层简化模型进行分析,研究最优伸臂桁架位置的变化规律,并对参数分析的结果进行公式拟合。研究结果表明:由地震反应谱分析获得的最优伸臂桁架位置高于静力均匀布置荷载作用下的最优伸臂桁架位置,二者的变化趋势一致。     

带刚性伸臂减震层高层结构抗震性能对比与分析

通过推导三角形形式钢管伸臂对有效层间位移的放大公式,得到了带刚性伸臂减震层高层结构中黏滞阻尼器的模态附加阻尼比计算公式.以一个框架-核心筒结构为例,对其分别设置刚性伸臂减震层、对角支撑减震层及加强层在近场脉冲波和非脉冲波作用下的抗震性能进行了对比与分析.结果表明,带刚性伸臂减震层高层结构的抗震性能在3类结构中最为优越,而脉冲波则会导致层间位移等性能指标大幅增加,设计时不容忽视.同时,带刚性伸臂减震高层结构抗震性能的提高与剪力墙到外框柱轴线间的距离成正比,与层高成反比,与阻尼器竖向夹角的余弦相关.     

带水平伸臂加强层框筒结构的非线性地震反应

为揭示在地震力作用下,水平伸臂加强层的数量和结构布置对框筒结构抗震性能的影响,采用ANSYS有限元分析软件和PKPM-SATWE墙元模型设计软件对某框筒结构进行模态分析和弹性动力时程分析,建立无加强层、设置一道加强层和设置两道加强层的三种模型.通过不同软件对同种模型的对比,以结构的周期、顶点位移值和最大水平位移值的分析为切入点,得出增设一道加强层对提高框筒结构的抗震性能的效果更显著.结果表明:水平伸臂加强层对高层框筒结构抗震性能的提高有重要作用,同时提出了适合于工程实际且更为简便合理的建模方式和分析方法.     

既有建筑采用钢框架套建增层的抗震性能分析

为研究中心支撑布置方案对竖向不规则"高鸡腿式"钢框架抗震性能的影响,利用YJK设计软件建立了三种计算模型:不设支撑(Ⅰ型)、底部设置中心支撑(Ⅱ型)、竖向连续设置中心支撑(Ⅲ型),并进行了多遇地震下的弹性反应谱分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比研究三种结构的动力特性、位移及承载力等参数。结果表明:设置支撑可以明显提高结构抗侧刚度;Ⅰ型和Ⅱ型在多遇及罕遇地震下结构均会形成薄弱层,其中Ⅰ型由于底部刚度太弱而形成薄弱层,Ⅱ型则是由于增层部分位移被放大而在其中间部位形成明显的薄弱层,且在罕遇地震时的破坏比Ⅰ型严重;而Ⅲ型在多遇及罕遇地震下均不会出现薄弱层,表明Ⅲ型具有良好的抗震性能。     

基于伸臂桁架多尺度模型的超高层建筑地震灾变评估

针对伸臂桁架斜腹杆在地震灾变过程中发生塑性屈曲,而宏观梁单元很难模拟塑性屈曲引起的承载力和刚度退化这一问题,以典型伸臂桁架试验为基础,在兼顾计算效率和精度的前提下,提出了基于梁单元和壳单元的伸臂桁架多尺度有限元模型;建立了典型超高层建筑的多尺度有限元模型,研究伸臂桁架塑性屈曲对地震灾变全过程的影响.结果表明,伸臂桁架多尺度模型能较好地预测初始刚度、屈服承载力以及塑性屈曲引起的承载力和刚度退化,且具有较高的分析效率;在进行超高层建筑地震灾变模拟时,不考虑伸臂桁架的塑性屈曲,会高估伸臂桁架的耗能能力,低估核心筒和巨柱的损伤程度,最终影响结构的倒塌模式并高估抗倒塌能力.     

考虑楼层刚度的伸臂结构力学性能

针对带伸臂框架-核心筒的结构方案设计提出了一种考虑普通楼层刚度的简化计算方法,并将此方法与有限元模型计算结果进行对比 . 在此基础上对楼层数量、楼层刚度比、伸臂刚度比、伸臂跨度比及高跨比等参数影响规律进行分析,提出了考虑普通楼层刚度的等效核心筒刚度比计算公式,并分析对比了其对伸臂结构动力性能影响规律. 结果表明：简化计算方法与有限元模型计算结果吻合较好,相对未考虑普通楼层刚度情况误差率减小 20%;提出的等效核心筒刚度比公式能较好地估计普通楼层对整体刚度的贡献,能满足工程方案设计精度要求,且拟合的等效核心筒刚度比计算公式能简化结构动力分析,近似估计伸臂结构动力特性,为带伸臂框架-核心筒的结构动力分析提供简单的实用分析方法和理论依据.     

带加强层的高层框筒结构的动力特性分析

研究结构的动力特性对结构的分析具有重要作用。文章通过有限元分析软件对一系列含有加强层的高层框筒结构模型进行了模态分析,得到了结构的基本周期,并描述了结构的前10阶振型图的振动规律;通过对比可明显看出:加强层的设置使得结构周期变短,刚度增大;且随加强层设置数量增多,周期呈现减小走势,结构刚度呈增大趋势,这充分说明在合适的位置设置加强层能很好的改变结构的刚度。     

型钢混凝土框支框架-混凝土核心筒结构抗震性能分析

对带型钢混凝土梁式转换层的型钢混凝土框支框架-混凝土核心筒结构进行有限元计算分析,研究了转换层设置高度及转换层上、下等效侧向刚度比变化时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,此类结构的转换层设置高度可适当提高,适合高位转换;抗震设计时,对转换层附近外框架应予以加强,对于高位转换,应重点加强转换层上一层外框架;设计转换层上1～2层的外框架时,相对其它框架柱,应强化框支柱;转换层上、下结构等效侧向刚度比宜控制在0.86～1之间.     

填充墙竖向不规则布置RC框架结构 考虑SSI效应的MPA分析

通过周期等效原则提出了考虑土-结构相互作用(SSI)的模态Pushover分析方法(MPA),并验证了此方法的可行性.以一10层填充墙竖向不规则布置的RC框架结构为研究对象,调整层刚度比和"薄弱层"布置位置,运用本文方法分析该类结构在不同场地和设防烈度条件下的地震响应规律.结果表明:1)罕遇地震时,在"薄弱层最敏感楼层"设置"薄弱层"会使薄弱层效应更加显著,且随层刚度比增大该结构的层间位移角增大;"薄弱层敏感区域"外楼层的填充墙不规则布置不会使结构形成明显的薄弱层. 2)考虑SSI效应时,填充墙竖向不规则布置的RC框架结构的变形向底部楼层集中更加明显,随着场地土变软,结构倒塌时的层间刚度比降低,因此结构设计时需要更加严格控制层刚度比来确保该类结构在地震作用下的延性.     

高层与超高层建筑中水平加强层的作用机理与设计要点分析

加强层是在高层建筑中的某一个或某几个部位,通常是利用技术层(设备层,避难层)设置刚度较大的水平外伸构件加强核心筒和框架柱之间的联系,必要时可设置刚度较大的周边环带构件,加强外周框架角柱与翼缘柱的连系。加强层的高度往往是一层楼高,其刚度比其它水平构件大数十倍,故有的文献也称水平加强层为水平刚性层,又由于它是从核心筒或核心剪力墙伸出的,所以有的文献也称其为水平伸臂构件。     

高层建筑加强层粘滞阻尼系统的优化分析

提出了一种设加强层的框架-核心筒结构耗能减振系统,利用加强层与外围框架柱二者之间相对大的位移差,布设竖向粘滞阻尼器.基于结构简化计算简图,分别得到了采用假定振型法和有限单元法的数学模型.基于模态阻尼比,参数分析确定了阻尼器的最优阻尼系数.以一个安装了加强层阻尼系统的高层建筑为例,仿真分析了其在地震激励下的动力响应.研究表明,加强层阻尼系统可以大幅提高结构的模态阻尼比,有效减小结构的动力响应.     

框架-核芯筒结构优化设计

该文针对框架．核芯筒结构体系进行优化设计．其中单个构件采用改进复合形法分别优化,整体采用符合抗震设计规范的分部优化法,使建立的数学模型既满足结构的整体约束条件,又符合构件局部约束的要求．并以一个算例来证实理论研究,充分说明了该法的可靠性．该文首次将分部优化法引用到框架．核芯筒结构优化设计思想中,具有一定的参考价值．     

巨型框-筒结构的地震反应分析

采用空间有限元计算模型和时程分析方法,分析巨型框-筒结构的地震反应,比较巨型框-筒结构与普通框-筒结构的抗震性能．结果表明：两者的受力性能相似,巨型框-筒结构的前2阶自振周期比普通框-筒结构稍大,而其后13阶自振周期均比普通框-筒结构小;两者的振型图相似,第3、6阶振型以扭转为主;迁安地震波、EL Centro地震波和天津宁河地震波作用下,2种结构在控制结构体系的顶点位移、顶层速度、最大楼层加速度相差均不超过7％,而底层剪力、弯矩相差略大,且巨型框-筒的底层最大弯矩均小于普通框-筒;罕遇地震作用下,结构的顶层位移、速度、加速度反应谱相似．说明巨型框-筒结构具有良好的抗震性能,可以用于高层建筑的抗震设计．     

加强层和楼层梁对框-筒结构侧移的影响

为弥补设置加强层的高层框架-筒体结构简化的结构力学分析模型存在的不足，基于同时考虑普通楼层梁和加强层作用、由最小势能原理推导出顶部加强框架-筒体结构侧移曲线解析表达式．结合算例，分析了普通楼层梁、加强层对结构侧移的影响程度和规律；定量说明了普通楼层梁对结构侧移的影响是不容忽略的；探讨了设置加强层减小高层框架-简体结构侧移的同时，尽量降低由此所带来的抗震不利因素影响的结构设计方法，并对加强层与内芯筒、普通楼层梁与内芯筒的相对线刚度取值提出建议，可供同类结构设计时参考．     

框架-核心筒结构中框架承担最小剪力比例限制的合理性

我国规范《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定框架-核心筒结构中框架部分按刚度计算承担的楼层地震剪力最大值不宜小于基底总剪力的10％,而实际工程受建筑布置等因素的限制有时难以满足,工程界对此颇有争议。为探讨其合理性,设计了五个钢筋混凝土框架-核心筒结构,主要的变化参数为框架刚度、框架强度、连梁的形式。利用PERFORM-3D软件进行了弹性反应谱分析和小震、中震和大震下的动力时程分析,考察了各个结构的响应规律。分析表明：当框架部分按刚度计算承担的剪力最大值小于基底总剪力的10％时,增大框架刚度的做法不经济,结构的抗震性能反而更差;增大框架强度的做法减小了框架梁的损伤,改善了结构的抗震性能,但没有形成有效的“强柱弱梁”机制;采用宽连梁和可更换连梁都可以使核心筒自身具有双重抗震体系特征,连梁耗能能力的提高有效地保护了墙肢和外框架,结构的抗震性能得到了显著改善。     

带刚接舷托的滚装渔船在波浪中卸载时的横摇分析

研究渔船载重荷载自卸技术中的有刚性舷托的滚装渔船系统在波浪中的非线性横摇运动，采用摄动理论中的多重尺度法对问题进行了求解，为自卸卸载作业时滚装输送渔船的安全、被卸载的重荷载的安全以及卸载作业的最佳时机提供了依据。     

罕遇地震作用下钢筋混凝土框筒结构耗能研究

通过一钢筋土框筒结构实例,用振型分解法按等效单自由度体系求解其滞回输入能;用Pushover法分析了滞回耗能在层间的分布规律,与非线性动力时程分析需要选取地震波的不确定性相比,采用该法可以减少分析时间,同时获得较为稳定的分析结果.根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了各层的弹塑性位移,以此即可验算结构薄弱层在罕遇地震作用下的弹塑性变形;通过层间耗能分布及弹塑性层间位移的比较,体现了翼缘框架对整个结构的贡献.以上过程通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性.     

钢筋混凝土空间网格盒式多筒结构体系性能分析

介绍了钢筋混凝土空间网格盒式多筒结构这样一种新的结构体系,并且以某地拟建工程为例和常规框架-核心筒结构体系进行对比分析,分析了周期比、位移角和位移比、楼层位移和经济技术指标之间的不同,得出了空间网格盒式多筒结构在力学性能和经济效益方面都优于常规框架-核心筒结构,并且一个筒作为一户,充分做到“大开间、灵活划分居室”.为今后设计采用该结构体系提供参考.     

跳层桁架—框架—筒中筒结构分析

提出高层建筑的一种非常规的结构体系，即跳层桁架－框架－筒中筒结构体系。虽然其基本的设计思想仍是建立在筒中筒的基础上，并通过增设跳层杵架去扩大无要主面积，但作为对主要的建筑结构体系的应用，以及本文对结构体系的布置及优点的讨论，对结构的构造受力特点的分析和对结构简化分析等，这还只是初步的探讨。