带加强层的框架-核心筒结构体系的抗震性能探讨

本文通过介绍高层建筑加强层的结构类型、作用机理、发展概况及存在的问题,总结了带加强层高层建筑加强层的刚度选择和结构布置方案,并对带加强层框架一核心筒结构的抗震性能进行了探讨并提出需要注意的几个问题,以期为未来加强层在复杂高层建筑中得到更为广泛的应用。     

加强层对框架-核心筒结构动力特性的影响

为研究加强层对框架-核心筒结构动力特性的影响,应用 EPDA 软件对不同加强层位置和数量的框架-核心筒结构模型进行了分析,对其在罕遇地震作用下的弹塑性变形及层间剪力进行了分析计算。结果表明：若只设置1层加强层,当其布置在规范推荐位置0．6H 处时,在减小结构位移上综合效果最优;随着加强层的增多,结构在罕遇地震下产生的位移减小,且加强层越多,减小位移的效率越大;加强层设置位置的层间剪力会产生突变,易形成薄弱层,加强层设置的越高,层间剪力突变越小。     

框架-核心筒超限高层结构的抗震性能评估

以结构整体地震响应、材料应变、主要受力构件变形作为抗震性能评估指标,从结构整体和局部的地震响应层面上,综合考察结构的抗震性能.以某体型不规则、高度超限的框架-核心筒超高层结构为研究对象,利用Perform3D非线性软件对该结构进行非线性动力时程分析.分析结果表明:结构整体变形满足规范要求;各主要受力构件变形性能处于基本完好状态,仅位于结构平面缩进处的剪力墙和框架梁发生较大弹塑性变形,但其平均变形仍处于基本完好状态.基于结构整体与局部构件抗震性能评估可知,该框架-核心筒超高层结构满足抗震性能指标要求.     

带加强层的某框架-核心筒结构地震响应分析

为研究加强层对某大厦抗震性能的影响,文章利用有限元分析程序MSC.Marc分别建立某大厦3种不同方案的有限元模型,对模型进行模态分析和弹性时程计算,并对比分析3种不同方案有限元模型的自振特性、水平地震作用下的位移和内力响应。分析结果表明,就该框架-核心筒结构而言,提高加强层处核心筒和外框架柱的抗震构造措施,带2处加强层的结构方案能较好地控制水平地震作用下结构的侧移。     

外框柱距改变对框架-核心筒结构抗震性能影响的研究

通过4种结构方案比较,研究了框架-核心筒结构外框柱距改变时,结构抗震性能的变化。计算结果表明,在结构混凝土用量基本不变的情况下,随着外框柱距的减小,框架-核心筒结构的侧向位移、层间位移角都在随之降低,相对于方案1,方案2～4结构顶点位移分别减小了5.48%、9.84%、13.37%,最大层间位移角分别减小了6.78%、11.80%、15.89%。总体来说,随着外框柱距的减小,结构的抗震性能略有提高。     

带刚臂的钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能分析

对带有刚臂的钢框架-混凝土核心筒超高层结构进行有限元计算分析,并对不同的结构布置和结构内力的突变进行比较分析,研究了刚臂的位置、数量、节点的连接方式改变时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,在地震作用下,设置一道刚臂的最佳位置在0.466倍房屋高度处;刚臂的数量尽量多设,不仅能减小侧向位移,而且能够减小刚臂处钢柱内力的突变;外围钢框架与核心筒之间采用刚性连接对于结构的抗震性能最有利.     

配置型钢混凝土柱框架核心筒结构的抗震性能分析

以某工程为例,分别利用弹塑性动力时程分析法和弹塑性静力分析法,对全部配置型钢混凝土柱的结构和仅底部配置型钢混凝土柱的结构进行抗震性能的分析。     

带偏心支撑钢框架-混凝土核心筒结构抗震性能研究

在高层钢框架-混凝土核心筒结构的外钢框架部分加设多列式并连偏心支撑、多列帽腰连偏心支撑,采用结构分析与设计的通用有限元分析软件对未设支撑、设置偏心支撑、改变偏心支撑的位置和数量的高层钢框架-混凝土核心筒结构的地震反应特性进行了分析.利用振型分解反应谱法对该结构的自振周期、结构侧移、层间位移角、倾覆力矩比、各层总剪力、各层总弯矩、钢框架承担的剪力及剪力调整系数等指标进行了研究.根据分析结果提出了高层钢框架-混凝土核心筒结构抗震设计的偏心支撑分布方式和帽腰支撑设置的原则,为实际工程设计提供了理论参考.     

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.     

某框架-核心筒超限高层基于抗震性能的设计分析

文进行了某框架-核心筒超限高层基于抗震性能的设计分析。多遇地震下,进行反应谱分析与弹性时程分析;设防烈度地震下,进行中震弹性与中震不屈服复核;罕遇地震下,进行静力弹塑性分析(Pushover Analysis),评估结构的抗震性能,发现结构潜在的破坏机制,针对性地加强薄弱部位,改善结构抗震性能。该工程通过三个水准地震作用分析,基本实现了“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标。     

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.     

变截面高层框筒结构内力和位移简化计算方法

利用框筒结构等效连续化和弹性力学变分原理,推导了变截面高层框筒结构的应力调整函数Ｓ（ｚ）,并联合运用等效筒体中的应力分量表达式,获得了典型水平荷载下的侧向位移,同时按通常的方法,亦可以方便地求得梁柱中的内力。给出的变截面高层框筒的实例说明了这一方法与空间有限元方法结果比较吻合。     

框筒结构楼板的温度裂缝分析

针对框筒结构楼板开裂现象，采用理想化模型对结构在内外温差作用下楼板的应力和变形进行参数计算，根据计算结果阐述了楼板角部穿透性斜裂缝的开展机理。分析了一批高层住宅楼的楼板开裂原因，提出了设计建议和施工中应重视的问题。     

带伸臂桁架减振层高层结构抗风效果分析

建立某50层钢框架-混凝土核心筒三维空间结构模型,对原结构和装设伸臂桁架减振层的结构进行顺风向脉动风作用下的时程分析,探讨了减振层数量与布设位置对该结构抗风性能的影响.结果表明:合理的减振层数量及其优化设置可有效改善高层结构舒适度以及抗风性能;以层间位移角和结构顶层峰值位移为控制目标,将阻尼器连续布设在结构中部减振效果较好;以结构顶层峰值加速度为控制目标,将阻尼器连续布设在靠近结构顶部减振效果较好;在黏滞阻尼器的阻尼指数和总阻尼系数等参数不变的条件下,设置多道减振层高层结构的综合抗风性能优于设置单道带伸臂桁架减振层的高层结构.     

节点刚接与螺栓连接的屈曲约束支撑框架结构抗震性能

为研究刚接和螺栓连接两种不同梁柱节点连接方式的BRBF结构的抗震性能。首先设计了3个β值分别为20%、30%、40%的8层梁柱节点刚接的BRBF结构（TM模型）为基本的研究模型,然后通过对梁柱节点转换得到相对应的3个8层梁柱节点螺栓连接的BRBF结构（SM模型）,运用CLAP软件对模型进行静动力弹塑性分析。最后结果表明：梁柱节点从刚性连接改为螺栓连接后,结构首层和顶层失效时的最大破坏层剪力降低了一半,两种模型均表现出中下部楼层变形突出的特征;在地震波作用下,SM模型的层间位移均明显大于TM模型,但两组模型的层间位移均控制在1/50（失效点）以内,且几乎都大于弹性层间位移角1/250,都呈现先增大后减小的规律;TM模型与SM模型的BRB吸收塑性变形能量基本相差不大,且都出现往中下部楼层集中的现象;两组模型滞回曲线饱满,但SM模型的滞回曲线面积大于TM模型,因此地震需求耗能更多。     

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.     

超高层结构伸臂桁架的承载力及刚度简化计算

对超高层结构体系中常用的伸臂桁架-单斜腹杆型式(N型)从桁架机制与刚架机制出发、依据伸臂桁架破坏模式建立了简化计算模型,揭示其受力机理.采用有限元模型对伸臂桁架的承载力和刚度指标进行了评估,得知斜腹杆是伸臂桁架主要的受力构件,对伸臂桁架整体承载力以及刚度均起着决定性作用.有限元计算值同简化模型计算结果较为接近,表明所提出的简化模型可以应用于伸臂桁架初步设计中的承载力及刚度的计算.     

偏心结构基于位移的抗震设计研究

以往基于位移抗震设计方法多以平面分析为前提,不考虑平面外的影响,而这与实际中结构在地震下反应的多维性存在较大差异,尤其对于平面复杂的偏心结构。针对此问题,给出了偏心结构基于位移的抗震验算及调整设计方法。将偏心结构在地震作用下最薄弱的位置作为控制点,以该点在各地震设防水准下的限制位移为目标进行结构验算及调整设计。通过算例说明了该方法的使用程序,并初步证明该方法具有一定的准确性。     

某庄园别墅结构抗震性能化设计研究

结合我国抗震设计规范,针对某公司开发的"迪亚庄园"别墅的结构形式及场地特点,对该别墅结构进行了抗震性能化分析,并进行了优化设计.结果表明,按照抗震性能优化设计后,结构能满足规范要求,且具有较大的安全储备,经济效益良好.研究结论为类似别墅建筑的开发设计提供了参考依据.