梁式框支剪力墙结构位移的抗风可靠性分析

文章以梁式转换框支剪力墙的顶点位移为研究对象,选择3种转换层及下部与上部若干层的不同等效侧向刚度比和3种不同转换层位置作为影响因素,在《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153—2008)给出的年最大风压模型的基础上,结合《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)对等效侧向刚度比、转换层位置以及框支剪力墙顶点位移的规定,得到梁式框支剪力墙顶点位移在最大风压模型下的位移失效概率及其可靠度指标,为梁式转换框支剪力墙在风荷载作用下结构位移的控制提供一种新的思路。     

基于构件变形的框支剪力墙结构抗震性能评估

提出一套框支剪力墙结构抗震的安全性评估原则,用于评估按照中国现行规范设计的一系列框支剪力墙结构模型.通过罕遇地震作用下弹塑性时程分析,获取结构及构件的变形和内力,采用基于变形指标的性能评估方法来评估结构各构件在大震下的破坏情况,分析结构的整体安全性及各构件的性能分布情况.结果表明:框支剪力墙结构的薄弱层位于转换层以上一层,而薄弱层的框支剪力墙容易发生剪切破坏;用现行规范大震下薄弱层层间弹塑性位移角无法准确评估框支剪力墙结构的性能.     

斜柱式与梁式转换层结构的抗震试验分析

为了研究框支短肢剪力墙斜柱式与梁式转换层结构的抗震性能,分别对一榀框支短肢剪力墙斜柱式转换框架及一榀相同尺寸的梁式转换框架进行了竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的拟静力试验.试验结果表明:斜柱式转换结构传力直接,可有效减小转换梁尺寸,且更易实现"强柱弱梁,强剪弱弯,更强节点"的抗震设计原则.斜柱式转换结构转换层侧向刚度较大,不易使转换层形成结构薄弱层;斜柱式转换结构,只要设计合理,可以获得较好的抗震性能.     

超限型钢混凝土框支剪力墙结构抗震性能评估

通过对普通与带粘滞阻尼器的型钢混凝土框支剪力墙结构进行动力时程分析与静力弹塑性分析,获得结构地震需求曲线和抗震能力曲线,开展抗震性能评估并检验是否达到预期的性能目标;此外,分析了塑性铰的分布与发展,揭示出型钢混凝土框支剪力墙结构的破坏机制.结果表明:粘滞阻尼器有效地降低了型钢混凝土框支剪力墙结构的地震响应,在不同强度地震作用下结构峰值位移和最大层间位移角最大减幅分别为35%和38%,带粘滞阻尼器型钢混凝土框支剪力墙结构的地震需求降幅介于14%～54%之间;型钢混凝土框支剪力墙结构最终形成以梁铰为主的破坏机制,结构破坏时大部分转换构件与剪力墙仍处于弱非线性状态,原结构设计达到"中震作用下框支层与避难层处转换构件与剪力墙仍处于弹性范围"的抗震性能目标.     

建筑工程中高层建筑转换层结构设计探讨

本文通过工程设计介绍一种高层建筑的短肢剪力墙梁式转换结构与框支剪力墙梁式转换结构设计概念上的不同点，提出短肢剪力墙梁式转换结构设计要点及体会。     

基于ETABS软件隔震结构地震响应分析计算

利用结构有限元分析软件ETABS建立了框架-剪力墙结构三维分析模型,在基础设置FPS摩擦摆隔震装置。计算结果表明,在结构基础设置FPS隔震装置以后,结构的楼层位移有所增大,但沿结构高度分布趋于均匀,层间位移与结构内力都明显减少。对于以弯曲变形为主的高层结构,底部层间位移降低较少而项部层间位移降低较多。结构顶部柱的剪力在中柱与边柱之间分配趋于均匀。剪力墙的剪力与弯矩分别减少了30％以上。     

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.     

框支剪力墙正交双截面设计方法研究

文章研究了框支剪力墙构件的受力与变形特征,以及与传统剪力墙构件及混凝土梁构件的变形差异,指出框支剪力墙构件的变形形态介于传统剪力墙构件和深梁之间,其截面设计宜按水平及竖向分别进行,提出了正交双截面设计方法,根据框支剪力墙侧向变形与竖向变形反映的刚度差异,简化分解得到正交双截面承载力设计时的控制内力。通过不同框支剪力墙案例分析,验证了该方法的合理性。采用该方法可以避免按传统剪力墙截面设计出现的非满跨转换时框支剪力墙的抗剪截面不容易满足、满跨转换时框支剪力墙截面配筋较小而实际情况可能完全相反等。     

某高层住宅建筑型钢混凝土转换层的结构设计

由于带转换层的高层建筑框支一剪力墙结构上、下刚度突变，竖向构件不连续，传力复杂，在地震作用下框支转换层将产生很大的内力和塑性变形，使得转换层的结构构件尺寸大，影响建筑功能使用；在满足结构抗震性能的同时最大限度的满足建筑功能要求，介绍了某高层住宅型钢混凝土转换层结构的设计分析及构造措施，使整体结构的各主要抗震指标达到规范要求并优化转换构件的尺寸。     

搭接墙转换结构工作机理和设计方法

基于搭接柱转换结构的研究,将搭接转换的概念推广应用到柱支剪力墙转换,提出搭接墙转换结构.讨论搭接墙转换结构的工作机理和结构设计要点,并同普通转换梁转换内力和工作性能进行对比.结果表明:搭接墙转换传力直接,结构刚度沿竖向均匀变化,有利于避免地震作用于框支柱、上部墙体内力积聚.结合实际工程设计要求,提出该类型结构的实用设计方法.     

竖向变形差异对高层结构的影响

高层结构在竖向荷载作用下,产生框架柱与剪力墙的弹性竖向变形差以及由变形差引起的结构附加内力.通过实例计算表明框架承担的内力有所增大,剪力墙承担的内力减小.框架梁顶部在墙一端负弯矩大、柱一端负弯矩小,同时提出减少竖向差异的措施.     

钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板结构分析

对钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板结构进行分析时,采用传统方法需要对大量实验数据进行回归分析,工作量很大。提出一种新的钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板结构分析方法。选用5层钢筋混凝土框架的建筑壁板结构,给出结构的总信息、材料信息和载荷信息。通过构建壁板结构的有限元模型,确定混凝土材料属性、钢筋材料属性及截面与单元材料。通过分析钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板结构抗连续倒塌能力,发现所分析的钢筋混凝土建筑壁板结构不会出现连续性倒塌。通过分析结构柱移除后钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板的结构内力,发现移除内柱后所分析壁板结构不会出现连续性倒塌,不会出现柱的抗剪、抗弯破坏;移除角柱和长边中柱后,壁板结构在很大程度上会失去支撑力,需对柱的抗剪承载力和抗弯承载力进行检验。     

框架结构二阶效应的解析解

为分析多层框架结构二阶效应的机理和影响因素,为实用方法提供理论依据,通过对变形后的结构建立平衡方程,基于杆件挠曲线的微分方程建立了三层框架二阶效应的解析模型。该模型同时考虑了重力二阶效应(PΔ效应)和受压构件的挠曲效应(Pδ效应),是一种精确解。分析发现,剪切型变形和弯曲型变形模式具有不同的二阶效应规律,前者各层的附加弯矩只与本层层间位移和柱轴力有关,而后者各层的附加弯矩是相互关联的。规范推荐的框架结构二阶效应实用计算公式针对的是剪切型变形模式,其精度随轴力的增加而下降、随抗转刚度的增加而提高。当节点抗转刚度系数大于18时,框架结构剪切型变形所占比重超过50%,规范公式的误差小于5%。     

冲击荷载下钢管混凝土限高防护架的动力响应

通过采用ANSYS／LS—DYNA有限元软件,分析了钢管混凝土铁路桥限高防护架在汽车碰撞作用下的动力响应,比较了钢管防护架与钢管混凝土防护架的不同动力响应．结果表明：限高防护架碰撞面变形比较明显,发生了较大的内凹现象;立柱的变形最小,能够抵抗更大的冲击荷载;因应力失效而最容易破坏的部位是横梁侧一、侧二支撑管节点处;与钢管防护架相比较,钢管混凝土防护架的碰撞力均值更大,碰撞面位移更小,能够更有效地保护铁路桥的安全,从而为钢管混凝土防护架的结构设计和维护提供依据．     

基于承载力预压装配式框架结构的鲁棒性

结构鲁棒性是指建筑结构承受局部损伤和防止结构发生连续倒塌的能力。为揭示预压装配式框架结构鲁棒性优劣,利用SAP2000软件考虑节点半刚性建立预压装配式框架结构（Prestressed Concrete Structure, PC结构）及现浇结构（Reinforce Concrete Structure, RC结构）模型,基于抽柱法模拟四种工况：角柱、长边中柱、短边中柱和框架中柱失效,采用非线性静力分析方法,从承载力变化情况及抗倒塌机制等方面对比不同失效位置工况下PC结构和RC结构抗竖向连续倒塌的性能,以此研究PC结构的鲁棒性。结果表明：PC结构和RC结构倒塌模式相似：角柱、长边中柱均为梁机制,而短边中柱、框架中柱均为悬链线机制;PC结构各工况倒塌时的竖向位移均大于RC结构,延性更好;受其节点连接刚度的影响,PC结构鲁棒性系数（3.197）略小于RC结构（3.257）,因此通过增强PC结构节点连接的刚度,可改善结构构件的鲁棒性。     

钢筋混凝土带腋撑框架结构的力学性能

提出了一种新型的带腋撑钢筋混凝土框架结构。设置的腋撑的上、下端分别和框架梁、框架柱刚接。该新型结构的设计控制截面的位置位于梁腋撑处、柱腋撑处以及框架柱底,和常规的钢筋混凝土框架结构相比,该新型结构的框架梁端、框架柱端的弯矩值、剪力值大幅度减少。试验结果表明,该新型结构在荷载作用下,首先在梁腋撑处的外侧形成塑性铰,然后梁跨中才出现塑性铰,梁端、柱端及节点区受力性能良好,合理的设计,可以保证结构具有良好的承载能力和变形能力。进行了该新型结构的非线形有限元分析,讨论了强柱系数、轴压比、剪跨比、配箍率等参数对该新型结构的抗侧承载力和极限位移的影响。     

中柱失效下钢管混凝土柱梁节点力学性能分析

为研究钢管混凝土柱—H型钢梁下栓上焊节点在中柱失效模式下钢梁的传力性能,设计了腹板连接板处开圆孔和长圆孔的2根试件,进行了静力加载试验研究,分析了钢梁的传力特性和不同机制对竖向荷载抗力的分担。结果表明:该新型节点远端钢梁试验时始终处于弹性状态,可采用相关公式计算钢梁内力;在贯通隔板范围内钢梁受其抗弯性能影响较大。试件屈服前主要由钢梁抗弯机制提供竖向抗力,屈服后转由悬索机制提供,整个试验过程钢梁抗弯机制并未消失,破坏前一直处于拉弯状态;腹板连接板开设长圆螺栓孔可以提高节点转动能力,更有利于钢梁轴力提供竖向抗力。同时,提出并验证了该新型节点形式在框架结构中刚性连接的假定,给出了极限面荷载参考值。     

框架-复合剪力墙结构水平位移计算方法研究

框架-复合剪力墙结构是由剪切型框架和弯剪型密肋复合墙组成的双重抗侧力体系,复合墙的受力特点决定结构位移计算方法不同于一般框架-剪力墙结构。框架-复合墙体模型试验证明了结构的协同工作性能,在框架-剪力墙结构位移计算方法的基础上,引入密肋复合墙体的剪切变形,建立了框架-弯剪型复合墙结构在三种常见荷载形式下的水平位移方程,可视为框剪结构位移方程的广义表达形式。算例分析表明,框架-复合墙结构的剪切变形使总水平位移显著增加,且所占比例较大,位移计算必须计入剪切变形。将框架-复合墙结构与框剪结构进行比较,分析了两者在位移、刚度等主要力学性能方面的异同。研究成果为进行框架-复合墙结构抗震设计理论研究提供了基础。     

消能摇摆钢桁架框架结构抗震性能

为研究消能摇摆钢桁架-框架结构的抗震性能,使用OpenSees有限元软件对框架结构、支撑-框架结构、摇摆钢桁架-框架结构、消能摇摆钢桁架-框架结构进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,讨论了4种结构的刚度特征、动力响应及损伤分布.此外,建立4种具有不同柱脚形式和阻尼器类型的对比结构,用以研究柱脚形式和阻尼器类型对于结构抗震性能的影响.研究表明,消能摇摆钢桁架-框架结构具有良好的抗震性能;位移型阻尼器能够提高结构刚度和承载力、减震性能更优越,速度型阻尼器可以降低地震作用;底层框架柱脚采用铰接,可以降低地震作用,并减小底层框架柱的塑性损伤.     

火灾下钢框架抗连续倒塌动力响应分析

为研究钢框架结构在火灾作用下的抗连续倒塌动力响应。通过ABAQUS有限元软件分别对二层四跨平面钢框架瞬间去柱动力试验以及平面钢框架火灾试验进行数值模拟。将数值模拟获取的竖向位移-时程曲线和破坏模态与试验结果对比,验证了有限元模型的准确性,获取的位移-温度曲线也验证了顺序热力耦合方法的适用性。在验证有限元模型有效性的基础上,进一步研究瞬间去柱的钢框架结构在不同受火温度下的抗连续倒塌动力响应。研究表明：不同节点的连接形式对钢框架进行瞬间去柱时,钢框架的破坏模态与结构的稳定性影响显著,当火灾高温下钢框架采用加强型节点时,框架柱更容易发生过度屈曲,从而更容易引发连续倒塌;温度越高,钢框架去柱后中柱节点的峰值位移值和稳定后的竖向位移值均有明显提升,结构动力响应越明显,结构抗连续性倒塌能力也越小。