基于性能的设计方法在超限高层建筑结构设计中的应用研究

针对超限高层建筑结构抗震设计,提出了基于性能设计方法的性能目标,通过结构在小震、中震、大震作用下的弹性、弹塑性静力和动力时程分析,对三水准地震作用下结构构件进行了承载力定量分析。从理论上证明了结构性能可以达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标,同时进行了1：20模型的结构振动台试验,确证了实际结构设计的安全性。     

石家庄之门大跨连体超限高层结构抗震分析

石家庄之门为双塔高层混凝土框架剪力墙结构,该结构顶部3层通过钢结构连接体将2个塔楼刚性连接,为大跨连体超限高层结构。设计中对结构的薄弱位置采取了相应的抗震措施予以加强。运用多种空间有限元结构分析软件,对结构进行多遇地震下振型分解反应谱法计算分析、弹性时程分析和罕遇地震下的静力弹塑性分析,该工程结构主要设计指标均满足规范要求,混凝土结构主体及钢结构连接体承载力和延性较好。     

某高位转换高层建筑结构设计

对某高位转换高层建筑进行结构设计分析,重点分析了PKPM不同计算模块对转换构件的计算结果,对比发现不同的模块计算结果有较大不同,在结构设计时应对结果进行仔细分析综合判断,才能作为设计依据。同时根据规范设定的抗震性能目标,研究结构的整体抗震性能,分别进行多遇地震作用下的弹性反应谱分析和罕遇地震作用下的推覆分析,结果表明:结构满足抗震性能要求。在多遇地震作用下,结构完全处于弹性工作,在罕遇地震作用下,塑性铰出现的时间和位置合理,满足抗震性能要求。     

超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究

主要比较分析了超限高层建筑中基于性能抗震设计方法与常规抗震设计方法,并就目前我国的超限高层建筑结构的特点,详细的分析了超限高层结构基于性能抗震设计中的抗震性能水准以及性能目标的组成,希望能够为我国超限高层建筑的性能抗震设计有些帮助。     

日照华润置地广场项目超限高层结构抗震设计

日照华润置地广场项目位于日照市青岛路,其中1#办公楼为7度区的超限高层。结合类似工程经验[1],针对其超限情况,采取了结构抗震性能化的措施进行抗震设计。采用多种程序对结构进行了小震下的反应谱分析和弹性时程分析,对结构的关键构件进行了中震作用下的承载力复核,并对结构进行了大震作用下的弹塑性分析;最后结合工程具体情况,提出了详细的抗震加强措施。通过验算,该结构能实现预期的性能化目标。     

带加强层高层建筑直接基于位移的抗震设计(Ⅱ)——算例分析

基于带加强层高层建筑结构的特点,根据论文(Ⅰ)所提出直接基于位移的抗震设计方法,对一幢带有2个加强层的超高层建筑结构进行了基于位移的抗震设计.设定结构的目标性能水准为中震作用下结构“使用良好”以及大震作用下“保证人身安全”.中震作用下结构“使用良好”,结构处在弹性阶段,结构分析及参数计算采用弹性方法.大震作用下结构“保...     

填充墙刚度影响的实测高层建筑增量动力分析

高层结构中的填充墙在地震作用下与周围结构构件之间的相互作用十分复杂,对建筑结构的整体抗震性能具有较大影响。然而我国规范在设计阶段通常不考虑填充墙对结构抗震性能的影响,统一采用周期折减系数来考虑其刚度变化引起的内力变化,因此准确评估填充墙对结构抗震性能的影响具有重要意义。本文在对一栋框-剪结构和一栋剪力墙高层建筑进行随机振动测试的基础上,利用Perform-3D对每栋高层分别建立了3种分析模型。其中对未考虑填充墙作用的结构模型,分别采取规范建议值和实测结果值两种方式进行周期折减。对通过添加斜撑单元来考虑填充墙作用的结构模型,利用环境激励测试识别获得的结构模态信息进行模型修正。对该3种模型进行了增量动力分析,探讨潜在危险性水平地震作用下填充墙对高层建筑抗震性能的影响。结果表明,填充墙增加了结构在弹性阶段的整体初始刚度,但随着地震动强度的增加逐渐丧失对结构刚度的贡献作用。相比考虑了填充墙作用的模型计算结果,规范建议的周期折减系数较为保守。同时研究发现,填充墙对高层框-剪结构的影响程度要比剪力墙结构大。     

模糊综合评判在高层建筑结构地震作用下的应用

应用模糊数学原理,将我国现行建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)划分场地类别的依据模糊化,用正态分布作为等效剪切波速与覆盖层厚度的隶属函数,对不同场地条件特征周期值进行模糊综合评判,给出了高层建筑结构地震作用计算步骤。结果表明,模糊综合评判方法使得建筑抗震设计中的设计反应谱更符合实际,高层建筑结构地震作用的计算更为准确。     

钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析选波方法比较研究

针对钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析输入地震波选择问题,以《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2016）设计谱为目标谱,将满足谱匹配原则的加权调幅选波方法与国内学者建议的其它输入地震波选择方法进行了对比研究。以3栋钢筋混凝土高层建筑（15层、30层和44层）为实例,针对8度罕遇地震作用和Ⅱ类场地条件,将上述方法建议的各7条地震波输入结构进行弹塑性时程分析。以结构最大层间位移角均值沿楼层分布为比较参数。结果表明:加权调幅法可用于钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析,可以较好地降低结构地震反应均值的离散性。在8度罕遇地震作用条件下,以不同学者建议选择的地震波为输入,高层建筑时程分析结果仍呈现出较大的不同。     

角部重叠框架结构的抗震分析及超限界定

通过某模型工程对抗震不利的平面之一--角部重叠框架结构高层建筑进行了分析.结果显示角部重叠面积越小,结构抗扭刚度越小,结构扭转效应会越来越大;地震作用下重叠处楼盖的应力集中越严重,楼板平面内容易产生的较大的变形和裂缝.但认为角部重叠平面做为组合平面的一种,宜在所列三项及三项以上不规则的高层建筑工程做为其中一项进行超限控制,单独做为一项进行超限控制有可能偏严.     

基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究

由于承重结构构件分布不均匀,导致高层建筑框架承重构件间的距离不相等。在地震时,这种不规则分布可能引起加速度共振效应,从而导致建筑失稳。为此,以地震动强度、地震动速度峰值、最大层间位移角为参数指标,分析高层建筑的极限状态,提出基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究。以某实际工程为试验对象,运用ABAQUS软件构造高层建筑框架结构三维模型,选取多条地震波以及符合场地条件的地震动记录进行验证,绘制地震易损性曲线。结果表明:在高层建筑框架结构中安装阻尼器,可增强结构中各构件的承载力,改善高层建筑抗震性能;增加钢板厚度可提高结构抗震水平,降低极限状态下框架结构IO、LS与CP的超越概率;提高混凝土强度,可改善框架结构抗倒塌性能。高层结构完成抗震加固后,抗震能力由0.91提升至1.01。由此证明,以增量动力分析得到的结构易损性为基础,对建筑易损性较大的地方进行加固、完善,能够改善高层建筑框架结构地震易损性,减少地震灾害损失。     

混合结构体系高层建筑模拟地震振动台试验研究

随着现代建筑高度的不断增加,混合结构体系在超高层建筑中逐步广泛应用,因此对该结构体系在地震作用下的破坏机理和抗震性能展开深入的研究是一项有意义的工作。本文对一混合结构体系复杂超高层建筑进行1／35的模型模拟地震振动台试验,分析模型结构的动力特性和不同烈度地震作用下加速度、位移和应变反应,然后根据相似关系推算出原型结构的动力特性和反应,研究其在各水准地震作用下的破坏机理和破坏形式,最后对原型结构设计提出若干建议。     

Multi-hazard performance assessment of a transfer-plate high-rise building

Many urban areas are located in regions of moderate seismicity and are subjected to strong wind. Buildings in these regions are often designed without seismic provisions. As a result, in the event of an earthquake, the potential for damage and loss of lives may not be known. In this paper, the performance of a typical high-rise building with a thick transfer plate (TP), which is one type of building structure commonly found in Hong Kong, is assessed against both earthquake and wind hazards. Seismic- and wind-resistant performance objectives are fi rst reviewed based on relevant codes and design guidelines for high-rise buildings. After a brief introduction of wind-resistant design of the building, various methodologies, including equivalent static load analysis (ESLA), response spectrum analysis (RSA), pushover analysis (POA), linear and nonlinear time-history analysis (LTHA and NTHA), are employed to assess the seismic performance of the building when subjected to frequent earthquakes, design based earthquakes and maximum credible earthquakes. The effects of design wind and seismic action with a common 50-year return period are also compared. The results indicate that most performance objectives can be satisfi ed by the building, but there are some objectives, such as inter-story drift ratio, that cannot be achieved when subjected to the frequent earthquakes. It is concluded that in addition to wind, seismic action may need to be explicitly considered in the design of buildings in regions of moderate seismicity.     

高层钢结构建筑横向支撑地震动力响应分析

为测试高层钢结构建筑抗震性能,在有限元模型中以某高层钢框架结构办公大厦作为研究对象,测试其横向支撑地震动力响应状况。选取地震峰值加速度为200 cm/s^2的El-Centro波作为地震波输入,采用瞬态动力方法分析不同楼板厚度下建筑地震模拟响应,得到建筑顶层位移时程曲线;在SAP2000结构软件中分析建筑工程添加横向支撑前后的反应谱,记录各楼层垂直与水平方向位移与层间位移角。得到如下结果:高层钢结构建筑在地震响应下产生的位移不随楼板厚度的增加而增大,楼板厚度为100 mm、170 mm时位移波动显著;添加横向支撑后,建筑水平刚度显著提升,同理,添加横向支撑后横向层间位移角的最大值变化较大,且低于1/250,符合相关建筑标准。     

高层钢框架-混凝土核心筒混合结构振动台试验研究

为了研究高层钢框架-混凝土核心筒混合结构的整体抗震性能,本文设计了一个典型的比例为1/15的20层钢框架-混凝土核心筒混合结构的缩尺模型,在同济大学土木工程防灾国家重点实验室实施了模拟地震振动台试验。本文重点介绍试验中模型结构在各级水准地震作用下的动力特性、加速度和位移反应,描述了模型结构的破坏位置及过程,并根据相似理论得到了原型结构的地震反应。试验研究表明:原型结构基本能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准;核心筒发挥了主要抗侧力作用;结构在大震作用下有较好的延性;钢框架与核心筒的连接节点在结构设计时应给予重视。     

体育场震后修复再建中混凝土结构消能减震设计研究

以往是用高层建筑防屈曲支撑的混凝土减震加固方法,以加固震后体育场混凝土结构的防屈曲支撑力为重点,存在的问题是未考虑结构不同部位节点的防屈曲消能减震支撑性能,加固效果差,需要深入研究混凝土结构建筑加固措施,提高震后体育场修复质量。研究采用基于性能和需求的消能减震设计方法,合理布置混凝土的消能支撑结构,在混凝土结构中底层节点设置防屈曲消能减震支撑,其他节点设置黏滞阻尼器,获取最佳阻尼器设置方案,提高结构减震加固效果。仿真实验说明,EL-Centro(NS)地震波和Newhall地震波情况下,所研究方法设计的消能减震新结构平均顶点侧移值分别比原结构小62 mm和110 mm;在不同震级的情况下,节点间位移角新结构小于原结构,说明该方法设计的体育场修复中混凝土结构减震稳定性强,是一种有效的减震加固方法。     

结构抗震设计理论与方法的沿革和比较

结构抗震设计理论与方法是地震工程学的核心内容,随着破坏性地震的不断发生和人们对震害认识的不断深化,结构抗震设计理论与方法逐步发展和完善。本文较全面地总结了结构抗震设计理论的形成与发展演化过程,并对不同结构抗震设计理论与方法进行比较研究,详细介绍基于强度的结构抗震设计方法、基于性态的结构抗震设计方法和基于韧性的结构抗震设计理念。在此基础上,提出了进一步开展建筑抗震韧性研究的建议。     

基于结构台阵记录的地震响应分析

为了研究土-结构相互作用对高层建筑地震响应数值模拟的影响．选择一栋具有地震观测记录的高层建筑（结构台阵）作为研究对象．利用Abaqus有限元软件和2009年姚安地震加速度记录,并假定了水平成层和有倾角成层的2种土介质模型．进行土-结构动力反应分析。结果表明：有倾角成层土-桩-结构相互作用模型的计算结果与观测资料相比有明显的放大现象,在NS方向体现的更加明显。这说明,就高层建筑的抗震分析而言,土介质模型对计算结果影响很大,在进行地震作用下土-结构地震响应分析时．土层模型应尽可能与真实土层相符。否则其计算结果会产生较大误差。     

消能减震技术用于C类框架学校建筑提高一度抗震设防加固的探讨

针对既有的C类框架学校建筑提高一度抗震设防的加固目标,从地震作用计算、结构抗震验算和抗震构造措施等方面详细分析了其中的加固难点,指出了应用传统抗震加固方法的一些不足之处,探讨了应用消能减震技术进行结构提高一度抗震设防加固的可行性;并以某C类框架学校建筑加固工程为实例,从减震控制效果分析、弹塑性变形验算、消能部件影响评价、抗震构造措施核查4个方面论证了消能减震加固方法的有效性和可操作性。结果表明,消能减震技术在C类框架学校建筑抗震加固中具有一定的应用优势,不但能有效控制结构的地震响应,而且依据减震效果可以适当降低结构的抗震构造要求。因此,只要通过合理的消能减震加固设计,再辅以额外的局部加强处理,完全可以实现C类框架学校建筑提高一度抗震设防的加固目标需求。