顶部带水平伸臂的框架—筒体结构连续化分析

利用能量原理和高层结构的连续化分析方法,对顶部带有水平伸臂构件的框架-筒体结构进行了分析,不仅考虑了筒体、水平伸臂而且计入了楼面梁和腹板框架梁、柱对结构内力和变形产生的影响;通过引入相对坐标、伸臂刚度特征值和框架-筒体刚度特征值,得出了结构在水平荷载作用下的侧移和内力计算的解析表达式.算例分析的结果表明:该方法与一般框架-剪力墙结构连续化计算方法得出的筒体内力是一致的,结构顶点侧移是相近的;与有限元分析得出的顶点侧移相差小于7 %.     

顶部带水平伸臂的框架-简体结构连续化分析

利用能量原理和高层结构的连续化分析方法，对顶部带有水平伸臂构件的框架-简体结构进行了分析，不仅考虑了简体、水平伸臂而且计入了楼面梁和腹板框架梁、柱对结构内力和变形产生的影响；通过引入相对坐标、伸臂刚度特征值和框架-简体刚度特征值，得出了结构在水平荷载作用下的侧移和内力计算的解析表达式．算例分析的结果表明：该方法与一般框架-剪力墙结构连续化计算方法得出的简体内力是一致的，结构顶点侧移是相近的；与有限元分析得出的顶点侧移相差小于7％．     

高层建筑框架-剪力墙结构的表格计算法

针对以往框架-剪力墙计算中采用不同的结构刚度特征值，分别绘制3种水平荷载下弯矩、剪力和位移系数的曲线图，提出了简单准确的表格法代替传统的绘图法，提高了高层建筑中框架-剪力墙结构计算的准确性，在高层建筑结构计算中具有很强的实践意义。     

钢筋混凝土盒式多筒结构协同受力性能分析

为了研究钢筋混凝土正交斜放盒式多筒结构两侧网格框架筒与中间剪力墙筒在水平地震荷载作用下的协同工作性能。选取结构刚度特征值λ为参数,建立该新型结构有限元模型。采用MIDAS/building对三设防水准下该结构协同受力性能进行研究,包括结构剪力、倾覆力矩、分担率等分配规律等。结果表明新型结构协同工作性能较好,框架筒在底部剪力承担率较大,承担近一半底部弯矩;刚度特征值λ越大,框架筒承担剪力和弯矩越大,而对剪力墙承担弯矩影响较小,建议在框架筒底部楼层采取加强措施。     

节点刚度对钢框架-组合剪力墙动力特性的影响

采用有限元软件ANSYS对钢框架-组合剪力墙进行模态和反应谱分析,考察节点刚度对结构自振特性及多遇地震作用下动力性能的影响。结果表明,随节点刚度的增大,结构自振周期和楼层侧移减小,基底剪力增大,这种变化在节点铰接和刚接范围内较小,在半刚接范围内显著;在节点刚度相同的情况下,多遇地震作用下组合剪力墙和钢板剪力墙结构的抗侧能力相近;采用组合剪力墙的钢框架结构中,节点刚度对动力特性的影响不明显,使用半刚性节点更合理。     

地震作用下框架-复合墙结构弹塑性内力计算

框架-复合墙结构是以框架和密肋复合剪力墙共同承担水平地震作用的新型组合式双重抗侧力体系,合理计算弹塑性阶段框架与复合墙的内力是决定大震下结构体系安全性能的关键问题之一.根据6榀典型密肋复合墙试验数据,建立了复合墙体指数式刚度退化模型,量化了墙体在各变形阶段的刚度退化系数.在对比复合墙与框架、混凝土墙、砌体墙刚度退化规律的基础上,分析了复合墙刚度退化对结构受力性能的影响,提出了弹塑性阶段框架-复合墙结构地震内力的实用计算方法,并通过具体算例讨论了结构内力的变化情况.研究结果表明:弹塑性阶段,框架与密肋复合墙刚度退化速度比值呈非线性关系,框架分担总地震剪力的比例增加,但其绝对剪力值增加幅度并不明显;考虑弹塑性阶段复合墙的刚度退化,更好地符合了地震下框架-复合墙结构的实际受力情况.     

网格式框架的等效抗侧刚度分析

为了解网格式框架抵抗水平荷载作用的能力,基于D值法,假定轴力在结构横截面上呈线性分布,且考虑弯曲变形和剪切变形的影响,得到了在倒三角形分布荷载、均布荷载和顶点集中荷载等作用下结构的等效抗侧刚度公式,并用有限元法及试验做了对比.结果表明:结构侧移以剪切变形为主,但弯曲侧移的影响随结构高度的增加而增加,因此应考虑弯曲侧移对总侧移的影响;中柱的轴向变形对结构抗侧刚度及侧移的影响较小;与有限元法及试验结果的折算抗侧刚度相比,本文的等效抗侧刚度公式具有理想的计算精度,可用于预估结构的抗侧能力.     

框架-剪力墙结构弹塑性地震剪力分配分析

基于背景工程,构建考虑协同工作机制的平面分析结构模型,分别对3组不同刚度特征值的框架-剪力墙结构展开参数分析,对框架剪力与结构基底剪力的比值进行定量分析研究,总结弹塑性状态下结构的内力分配机制.针对设计过程中是否对框架剪力进行调整,建立2类分析模型,探讨了剪力调整对结构配筋、罕遇地震下结构性能以及结构抗倒塌能力的影响.结果表明,现行规范规定的剪力调整对框架-剪力墙抗震性能的影响较小,且调整方案对强柱弱梁的设计原则存在不利影响.结构设计过程中,在保证强柱弱梁和塑性铰转动能力的前提下可不必采取剪力调整措施.     

考虑剪力墙剪切变形影响的框架-剪力墙结构分析的传递矩阵法

考虑剪力墙剪切变形影响、连梁固结连接条件,利用变分原理,建立框架-剪力墙结构分析模型的微分方程。推导微分方程的初参数解,进而建立适应变刚度结构分析的传递矩阵法,给出均布荷载和倒三角形分布荷载作用的传递矩阵荷载附加项的计算公式,导出顶部集中荷载、顶部集中弯矩、沿高度方向均布荷载和倒三角形分布荷载作用下的挠度、转角、剪力墙弯矩、剪力的计算公式。以2个铰结体系框架-剪力墙为例,对计算公式进行验证。研究结果表明:当连梁等效抗弯刚度为0 k N·m/m时固结体系可退化成铰结体系,当剪力墙抗剪刚度趋于无穷大时,弯剪型剪力墙可退化为不考虑剪切变形的弯曲型剪力墙,因此,本文微分方程可适应于多种模型的计算;采用传递矩阵法分析变刚度框架-剪力墙结构,其计算结果与采用平均刚度法的理论解析解结果较吻合,证明传递矩阵法与平均刚度法都具有可行性,但若提高计算精度,则应采用能考虑变刚度特征的传递矩阵法或有限元法;考虑剪力墙剪切变形影响的本文计算公式所得计算结果与其他公式所得结果有一定差别。     

框剪结构剪力墙中断条件的数值分析

用杆系-层模型和振型分解反应谱法,分析不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构地震反应,设定可中断剪力墙的高度条件.计算表明,可中断剪力墙高度的决定因素为上部框架的抗剪能力,随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的相对高度随之增加.文中给出结构高度和相对高度的表达式,结构高度对相对高度的影响较小.     

基于刚度退化的框架结构受力性能研究

根据模型试验数据确定各变形阶段框架的实际抗侧刚度,采用框架抗推刚度退化系数对框架各楼层抗推刚度进行修正,再引入周期、剪力与侧移修正系数对弹性阶段的结构受力性能予以修正,提出一种考虑刚度退化时框架结构的计算方法,并给出具体计算步骤.以8层框架为例,探讨了抗侧刚度退化对结构受力性能的影响.结果表明:考虑结构的刚度退化,结构自振周期增大,楼层剪力减少,侧移增加,符合工程实际,且概念清晰,简单适用,能为现行规范的补充与完善提供参考.     

钢框架内填正交胶合木剪力墙结构的抗震性能

为了研究用粘钢节点连接的钢框架内填正交胶合木(CLT)剪力墙体系在地震荷载作用下的抗震性能,本文对一榀纯钢框架和一榀钢框架内填CLT剪力墙的缩尺构件分别开展低周反复荷载试验,探明两种结构的破坏形态和破坏机制,并对试验现象、抗侧承载力、抗侧刚度和耗能性能等进行全面分析。试验结果表明:通过采用CLT墙体与钢框架在角部连接的方式,钢框架和CLT剪力墙实现了协同工作,整个混合结构的受力也更加合理,同时也具有良好的延性;此外,相比于纯钢框架,钢框架内填CLT剪力墙结构抗侧刚度更高,其抗侧承载力和耗能能力也有很大提高。     

新型框剪结构在地震作用下的性能研究

抵抗水平荷载与地震作用是高层建筑结构设计的主要矛盾,剪力墙结构、框架-剪力墙结构是常用的抗侧力结构体系。其中,跳层剪力墙结构尚处于理论研究和试验检验阶段。借鉴跳层剪力墙结构的纵向布置思路,对传统框架-剪力墙结构的墙体做了错列布置,得到框架—跳层剪力墙结构,并从概念设计的角度比较了不同高宽比、不同墙体布置方案的新型框剪结构与传统框剪结构在地震作用下的表现,结构在地震作用下的反应借助MIDAS/GEN软件进行计算。通过对时程分析结果进行讨论分析,得出结论:新型结构体系在地震作用下具有更好的侧向刚度。     

X型中心钢支撑混凝土框架地震反应特性

为了研究X型中心钢支撑钢筋混凝土框架结构体系地震反应特性,分别对5层、8层和12层钢筋混凝土框架和X型中心钢支撑钢筋混凝土框架模型结构的动力特性和弹性地震反应进行分析,探讨X型中心钢支撑对结构侧移刚度、自振周期、水平地震作用下结构内力分布的影响。研究结果表明:在没有明显增大结构重力荷载的条件下,支撑提高了结构侧移刚度,降低了结构自振周期,减小了水平地震作用下结构侧移和层间侧移角;支撑分担了部分楼层剪力,改变了结构的内力分布特点,降低了结构构件的内力,为实现"多道设防"的抗震设计原则创造了有利条件;X型中心钢支撑对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响随着层数的增大而有所降低,与普通框架相比,5层、8层和12层支撑框架最大层间位移角的降低幅度分别为36%,24%和20%。     

考虑轴压比影响时框架稳定性的刚重比控制方法

改变框架柱的轴压比,对10根钢筋混凝土柱与5根钢柱进行压弯试验,拟合了轴压比对框架柱抗侧刚度的影响公式.用等效水平力方法推导了结构临界重力荷载,提出了基于结构刚重比控制的框架重力二阶效应的稳定计算方法,给出了考虑轴压比影响时框架结构稳定性的刚重比控制方法.结果表明:考虑轴压比影响,框架柱抗侧刚度提高,使得计算的刚重比更容易满足规范关于框架结构稳定性对刚重比的要求,考虑轴压比对框架柱抗侧刚度的影响,符合工程实际,为现行规范对高层框架侧移计算的完善提供参考.     

四角两边连接防屈曲钢板剪力墙力学机制

为了保障降低框架柱刚度要求的同时,可以平衡防屈曲钢板剪力墙作为抗侧力构件和耗能构件的功能,本文提出了四角两边连接防屈曲钢板剪力墙。通过理论推导和数值模拟对四角两边连接防屈曲钢板剪力墙力学性能进行研究,给出了理论承载力和最小刚度表达式,分析了内嵌钢板与钢框架相互作用机制,阐述了四角两边连接防屈曲钢板剪力墙刚度和延型,研究了钢框架和内嵌钢板剪力分配规律。研究表明：四角两边连接防屈曲钢板剪力墙相较于四边连接防屈曲钢板剪力墙降低了边框柱刚度最低要求的40%;内嵌钢板承担了80%以上的剪力,当塑性铰完全形成之后,内嵌钢板与框架柱承担剪力比例趋于平衡;混凝土盖板的约束作用能够有效提高内嵌钢板承担剪力能力,混凝土盖板厚度大于40 mm,结构初始刚度和内嵌钢板承担剪力不再增加。因此,四角两边连接防屈曲钢板剪力墙具有良好的抗震性能,可以作为抗侧力构件应用于高层建筑抵抗水平荷载。     

汶川地震底层框架砖房震害分析及底部侧移刚度控制

文章基于汶川地震中底层框架砖房的典型震害调查,了解了底层框架砖房的震害现象,分析了震害产生的原因,探讨了第二层与底层的侧移刚度比取值的合理范围.指出底框砖房底框与上部砖房侧移刚度比的合理取值,应使地震时底层既有充分弹塑性变形,上部砖房破坏亦不重,此时层间极限剪力系数分布比较均匀,有利于结构整体抗震.     

混凝土剪力墙非弹性刚度研究

为研究混凝土剪力墙的非弹性刚度,根据悬臂剪力墙试件拟静力试验资料,建立了其侧移分析的简化力学模型,推导了考虑弯曲变形和剪切变形的剪力墙抗侧刚度计算公式;基于15组混凝土悬臂剪力墙试件的荷载-侧移试验数据,对影响剪力墙抗侧刚度的主要因素(包括边缘构件配筋率、轴压比以及纵筋的屈服应变等)进行多元非线性回归分析,给出了悬臂剪力墙开裂、屈服和峰值点的侧向刚度计算公式,并与试验结果进行比较.对比发现计算的数据点均在45°斜线两侧,分布比较集中,拟合效果较好.     

柔性连接的弱支撑框架结构的稳定性

在多高层框架结构中,常设置一些支撑体系来加强结构的整体刚度,形成框架-支撑双重抗侧力体系。支撑体系可以是剪力墙、筒体或支撑桁架体系。国家现行的钢结构设计标准在计算框架结构的稳定性时将框架结构分为有侧移和无侧移两类,分别确定其计算长度。区分准则是支撑体系的抗侧刚度等于或大于框架本身抗侧刚度的5倍时,框架看成是无侧移框架。而对于框架无支撑或支撑刚度没有达到5倍框架抗侧刚度的情况,框架归入有侧移框架一类。显然,按照目前设计规范确定框架柱的计算长度系数的方法,将会使大部分设有支撑体系的结构,其支撑对框架稳定的有利作用得不到有效的利用。因此有必要对框架-支撑结构的稳定性进行全面深入的研究。本文对于设置了支撑的框架结构,并且节点是柔性连接时的稳定性问题进行了研究,同时给出了在此种条件下的阈值刚度和柱子的计算长度系数的表达形式,这样可以更加合理地区分有侧移和无侧移框架。通过与刚性连接情况的比较,定量地分析了柔性连接的影响。     

层高和墙厚对高层建筑剪力墙数量的影响

运用有限元结构软件SATWE通过对工程实例计算分析,研究高层建筑剪力墙结构的层高和墙厚变化对剪力墙数量的影响,得出一些参建议.考虑了层高、混凝土强度等级、墙厚三个因素对结构的影响,定量地分析了剪力墙的抗侧刚度与各个参数变化的关系以及结构自振周期、刚重比、地震剪力等这些力学特性参数的变化规律;同时,还通过调整剪力墙墙厚与层数变化来控制结构最大层间位移角不变来研究结构抗侧刚度与墙厚和层数的关系.