试论带转换层型钢混凝土框架-核心筒混合结构关键设计

混合结构是我国高层建筑中首选结构体系之一,本文阐述了高层框架-核心筒混合结构的定义,并重点对框架-核心筒混合结构的关键设计方法进行了探讨,认为混凝土核心筒、剪力墙的延性、墙体内设置型钢、钢板剪力墙等是带转换层型钢混凝土框架-核心筒混合结构设计中的关键.     

高层框架-核心筒结构考虑加载方式及混凝土收缩徐变影响下的竖向位移差分析

以某工程的60层框架-混凝土核心筒混合结构体系为对象,用有限元软件sap2000对其进行了施工期间的竖向变形分析.在计算中考虑了加载方式、混凝土收缩徐变等因素.重点探讨了施工期间混凝土的时变性对框架-混凝土核心筒混合结构体系承重构件的竖向变形规律.     

高层正交胶合木-混凝土核心筒体系力学性能参数分析

基于国内外高层木结构及木-混凝土混合结构的研究,结合正交胶合木(CLT)的材料性能优势,设计了一种高层正交胶合木-混凝土核心筒混合结构体系.运用有限元分析方法,研究不同参数对该混合结构的力学性能、变形、动力特性等的影响.结果表明,CLT板连接刚度的变化对CLT结构竖向位移的影响较大,提高CLT板间的连接刚度,可减小CLT结构竖向位移和楼层水平位移;混凝土核心筒墙体厚度增加,结构楼层水平位移平均减小9.07%,但对CLT结构竖向位移几乎无影响;一定范围内楼层数的变化对结构周期和楼层水平位移的影响较大,而对CLT剪力墙结构竖向位移的影响相对较小.     

混凝土收缩徐变对高层混合结构的影响及对策

针对高层混合结构竖向变形差的计算与工程对策问题进行了研究.首先,给出了超高层混合结构竖向变形差的计算方法.在结构分析中,采用刚度逐层形成、荷载逐层施加的方法考虑施工过程的影响;根据ACI规范混凝土徐变收缩计算公式,假设构件荷载线性增加,引入平均龄期影响系数和平均持荷影响系数计算变荷载作用下混凝土的徐变和收缩.用龄期调整的有效模量法分析了构件配筋率对构件徐变的影响.分析中还考虑了核心筒超前施工的影响.然后,通过算例分析,给出了减小混合结构竖向变形差的工程对策.该法简单实用,可以在超高层混合结构设计中计算竖向变形差时使用.     

高层组合框架-混凝土筒体结构推覆分析

针对高层混合结构中适用于推覆分析的剪力墙单元与型钢混凝土构件塑性铰等问题进行研究,利用三垂直杆元模拟剪力墙,各杆元分别考虑剪力墙轴向、剪切与弯曲变形;根据型钢混凝土构件截面承载力与变形能力,给出了反映截面弯矩与转角关系的型钢混凝土构件塑性铰特性值计算方法;应用MIDAS/GEN软件作为弹塑性分析工具,采用改进的剪力墙单元模型,自定义型钢混凝土构件塑性铰特性值,对30层高混合结构进行推覆分析,并与模型试验结果对比,结果表明：推覆分析所得基底剪力-顶点位移曲线与试验结果较符合,各构件塑性铰分布及状态与模型试验的裂缝分布及破坏模式符合较好,能够反映出混合结构各构件变形和结构整体承载力变化过程.     

新型外包钢组合梁框架结构抗震性能试验

为克服普通组合框架结构体系存在的缺点,首次提出新型外包钢混凝土组合梁-型钢混凝土柱组合框架结构体系.设计制作了一榀单跨两层型钢混凝土柱-外包钢混凝土梁的组合框架结构模型,并通过施加恒定竖向荷载和低周反复水平荷载,对模型框架进行了抗震性能试验.试验表明,该榀组合框架在地震时能形成梁铰破坏机制,框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等均满足延性框架的抗震要求,且模型框架的有效延性系数达到了7.5.新型型钢混凝土组合柱-外包钢混凝土组合梁框架结构的抗震性能优于钢框架结构和钢筋混凝土柱-钢梁框架结构,可在中高层建筑中推广应用.     

SRC-RC转换柱中钢与混凝土的共同工作

型钢混凝土-钢筋混凝土(SRC-RC)竖向混合结构是下部采用型钢混凝土(SRC)结构、上部采用钢筋混凝土(RC)结构的特殊结构形式.SRC-RC转换柱是该结构中用于连接下部SRC柱与上部RC柱的转换构件.SRC-RC转换柱由于具有型钢局部存在于柱中下部的特点,钢与混凝土之间的共同工作问题较为突出,导致转换柱产生了特殊的破坏方式.通过对16个SRC-RC转换柱试件和1个钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验,研究了转换柱中钢与混凝土的共同工作,给出了力学模型.研究结果表明:给出的模型可以较好地的说明型钢与混凝土之间的内力传递,并可用于分析转换柱试件的破坏机理;配钢率增大,型钢承担更多的剪力,整个加载过程中混凝土的损伤更为严重;采用型钢截断位置的局部加密和沿柱全高加密两种方式对部分试件采用箍筋加密措施,均取得了较好的效果,增加箍筋的数量可以有效缓解型钢局部存在的不利影响;减小配钢率有利于改善转换柱的滞回性能和变形能力.     

薄壁型钢-混凝土组合梁弹性强度的理论计算

文章针对普通的钢-混凝土组合梁存在混凝土和型钢之间滑移大、竖向掀起大、横向稳定性差等问题,从而提出了薄壁型钢-混凝土组合梁。为研究其弹性受弯承载力,采用应力积分法和换算截面法分别建立了薄壁型钢-混凝土组合梁的弹性受弯承载力。根据试验结果,验证了薄壁型钢-混凝土组合梁的弹性受弯承载力计算公式。     

型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙混合结构协同工作机制研究

为探究在水平地震作用下型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙混合结构协同工作的机制,进行了1榀型钢再生混凝土框架与1榀型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙试件的拟静力试验.通过分析其试验现象、破坏机理、滞回曲线及骨架曲线,表明砌体墙在框架的约束下能显著提高结构刚度和承载能力.采用非线性有限元软件Perform-3D对试件进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,得到了结构协同工作时框架与墙体各自的受力状态.在此基础上对该结构进行参数分析,研究了轴压比、宽高比、配钢率和砌体墙厚度4个参数对型钢再生混凝土框架-砌体墙混合结构协同工作的影响.结果表明:随着轴压比的增加,框架-砌体墙承载力先升高后降低;随宽高比的增大,框架-砌体墙承载力显著提高;增大配钢率,框架的承载能力有所增强;随砌体墙厚度的增大,砌体墙部分的承载力和刚度显著增大,但框架部分的荷载-位移曲线变化很小.     

超高层装配式正交斜放空间钢网格盒式筒中筒混合结构在不同场地特征周期下的地震响应

采用振型分解反应谱法分析了在不同场地特征周期下传统装配型钢密柱与混凝土核心筒组成的筒中筒混合结构和新型装配式正交斜放空间钢网格盒式筒中筒混合结构的地震响应,包括层剪力,层间位移和层间位移角。分析表明,新型盒式筒中筒结构与传统混合筒中筒结构在不同场地特征周期下地震响应具有相似的变化规律,因此可以借鉴传统混筒中筒混合结构的地震响应规律来评价新型盒式筒中筒混合结构的抗震性能。     

外包钢套加固震损型钢混凝土框架结构Pushover分析

为评估震损型钢混凝土框架结构经外包钢套加固后的抗震性能,基于试验研究,采用材料弹性模量变化考虑地震损伤,运用有限元软件SAP2000对外包钢套加固震损型钢混凝土框架进行Pushover分析。通过对Pushover曲线、塑性铰、层间位移角等分析,结果表明：当试验轴压比在0.2~0.9范围时,试验轴压比增大使型钢混凝土框架结构层间位移角增加;外包钢套强度对结构层间位移角的影响较小;地震损伤指数达到0.6时,与未加固框架相比,加固修复框架结构层间位移角较大,说明未达到理想加固效果。     

南京新鸿基超高层项目两种结构方案的经济性分析

比较了新鸿基CBD项目的两种混合结构方案。该项目写字楼高度约251.9 m,采用框架-核心筒混合结构。部分外框架柱内倾,高区核心筒角部缺失,楼盖可采用钢梁或型钢梁。通过这两种楼盖方案抗的比较得到以下结论:型钢梁在抗震、造价和后期维护方面占优,钢梁在工期上有优势。目前超高层普遍采用混合结构方案,很多分析工作都集中在这两类楼盖梁的比较上。研究对混合结构楼盖的选择有参考价值。     

SRC-RC竖向混合框架静力非线性分析

为了解决SRC-RC竖向混合框架承载力和刚度的突变问题,避免形成薄弱层,共进行了7个工况的静力非线性计算,对SRC-RC竖向混合框架的抗震性能进行了分析.通过计算给出了SRC-RC竖向混合框架的基底剪力与顶点侧移曲线、极限层间侧移角及塑性铰分布.结果表明:SRC结构层数与结构总层数的比值不应小于1/3,以保证梁铰侧移机...     

框架结构的双向水平耦合地震反应分析

利用SAP 2000中的弹塑性时程分析法研究了钢筋混凝土框架结构在双向水平耦合地震作用下的反应,通过与结构在单向水平地震作用下产生的层间位移和层间剪力值大小的对比,分析研究表明:普通的钢筋混凝土框架结构在双向水平耦合地震作用下所产生的层间位移和层间剪力近似是在单向水平地震作用下所产生值大小的2倍,建议在混凝土框架结构的抗震设计中充分考虑地震作用的空间性.     

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.     

中国钢筋混凝土结构抗震措施优化的思路及示例

中国抗震设计规范与国外同类规范在处理各设防烈度区设计用地震作用相对水准与相应抗震措施严格程度的关系问题上存在实质性差异,为了弥补这种差异对结构抗震可能造成的不利影响,保证不同设防烈度区的结构具有基本一致的强震反应性态,以8度0．30g区二级抗震等级混凝土框架结构为例,完成了若干结构算例在罕遇地震水准的多条地面运动输入下的非弹性动力反应分析;对结构在强震下的反应性态进行了对比分析;初步探讨了中国规范延性抗震设计措施的优化方案．分析结果表明,在保持现行设计用地震作用相对水准不变的条件下,采用适当优化“强柱弱梁”措施及其他抗震构造措施的做法,可以使各设防烈度区结构在罕遇地震下保持基本一致的性态控制水准．     

预应力钢绞线钢筋混凝土框架柱抗震加固设计

框架结构中框架柱是主要承重构件之一,框架柱自身性能对框架整体的抗震性能有着重要影响。研究表明,预应力钢绞线加固RC柱能够抑制早期RC柱显著提高柱的正、斜截面承载力,抗震方面也能够有效地提高柱的延性以及耗能能力。目前研究中乏有预应力钢绞线的加固设计研究,因此限制了该项技术在实际工程中的使用。本文对课题组相关研究成果及各其他相关研究成果和设计规范,从该项技术加固RC框架柱正、斜截面承载力出发,研究了其框架柱抗震加固设计和控制其最终破坏形态的方法。     

考虑延性,自振周期的抗震结构多目标优化设计

利用抗震结构的多目标优化设计理论,同时考虑延性及结构自振周期,对钢筋混凝土结构造价最低和延性最好的两个目标函数进行优化设计,按照现行的《混凝土结构设计规范》及《建筑抗震设计规范》建立了数学模型;并根据ＧＢＪ１１－８９给出的４类场地的特征周期,计算了钢筋混凝土框架结构的算例。结果表明,在抗震结构优化设计中,同时考虑结构的延性和结构的自振周期有利于结构的抗震。     

型钢混凝土柱抗震性能实验研究

通过对8根剪跨比为3,十字型钢混凝土柱进行了低周反复荷载实验,研究型钢混凝土柱的抗震性能. 主要分析了实验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力,并探讨了体积配箍率对型钢混凝土柱抗震性能的影响,通过实验数据的拟合给出了型钢混凝土柱的延性与体积配箍率的关系式. 实验结果证实十字型钢混凝土柱构件具有良好的抗震性能,而且体积配箍率是影响型钢混凝土柱构件延性的一个重要因素,对构件的抗震性能的改善具有非常明显作用.