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高层建筑结构基本自振周期合理范围研究

建筑结构学报 2024年第6期45卷 16-24页

作者：徐培福陈才华邱盛源中国建筑科学研究院有限公司北京100013 中建研科技股份有限公司北京100013

高层建筑基本自振周期T1反映了高层建筑质量和刚度分布特性,在结构方案设计阶段,控制基本自振周期在合理范围不仅能自动满足结构的主要设计指标,还能导向更合理的结构设计。通过分析国内837栋高度50 m以上高层建筑统计数据,得出不同设... 详细信息

高层建筑基本自振周期T1反映了高层建筑质量和刚度分布特性,在结构方案设计阶段,控制基本自振周期在合理范围不仅能自动满足结构的主要设计指标,还能导向更合理的结构设计。通过分析国内837栋高度50 m以上高层建筑统计数据,得出不同设防烈度、不同高度分组高层建筑的基本自振周期的合理范围和分布规律,并基于简化模型推导了基本自振周期与结构高度关系的实用公式。统计数据分析以及实用公式均表明,T_(1)与结构高度的平方根(√H)成正比,且T_(1)/√H随高度增加而增大,随设防烈度提高而减小。高度250 m以上高层建筑基本自振周期合理范围上限值在0.40√H左右,其中8度设防区为0.37√H、7度设防区为0.42√H、6度设防区为0.44√H;如果达到或超过0.50√H,则结构刚度过柔。

关键词：高层建筑基本自振周期周期范围合理刚度实用公式周期限值

考虑土-结构相互作用的超高层结构地震非线性分析

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 25-38页

作者：潘玉华王翠坤时继瑞陈才华邱盛源马明崔明哲董皓中建研科技股份有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行... 详细信息

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行了罕遇地震动力弹塑性分析。首先根据工程场地条件进行了一维等效线性化分析,以获取土层的地震反应。然后,利用波动法解决了在三维土层地震波动输入的问题,并验证了所采用方法的准确性。计算结果表明:与刚性地基假定相比,考虑土-结构相互作用会增加塔楼的自振周期;在预估的罕遇地震作用下,考虑土-结构相互作用后,塔楼的整体地震反应减小;塔楼层间位移角在低区增大,在高区减小,高区最大层间位移角减小,呈现变形向底部转移的趋势;塔楼高区墙体损伤减轻,结构整体刚度退化程度减小,同时基底剪力和倾覆弯矩降低;塔楼巨柱个别位置的内力增大,忽略土-结构相互作用的影响可能会导致设计结果偏于不安全;所提出的方法能够全面考虑场地土的影响,较为真实地模拟超高层结构的地震响应。

关键词：超高层结构土-结构相互作用一维场地分析黏弹性边界弹塑性分析

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均布荷载下双中空玻璃的荷载分配研究

建筑结构学报 2024年第6期45卷 85-96页

作者：王智远刘军进陈美合杨轲昕李滇李建辉刘强吴宜峰中国建筑科学研究院有限公司北京100013 同济大学土木工程学院上海200092 中建研科技股份有限公司北京100013 北京建筑大学大型多功能振动台阵实验室北京100013

双中空玻璃被广泛应用于门窗及幕墙工程领域,但目前国内外相关规范中仍缺少精简有效的设计方法。为研究均布荷载作用下双中空玻璃的荷载分配情况,对4块中空玻璃试件开展堆载试验。基于理想气体状态方程和ANSYS挠度场分析,建立适用于双... 详细信息

双中空玻璃被广泛应用于门窗及幕墙工程领域,但目前国内外相关规范中仍缺少精简有效的设计方法。为研究均布荷载作用下双中空玻璃的荷载分配情况,对4块中空玻璃试件开展堆载试验。基于理想气体状态方程和ANSYS挠度场分析,建立适用于双中空玻璃的高精度有限元模型,模拟分析与试验结果吻合良好。通过有限元参数分析,揭示各玻璃面板分荷比例随内、外中空层厚度的变化规律。研究表明:随着内中空层厚度的增加,外、中片分荷比例呈近似线性关系增长;随着外中空层厚度的增加,中、内片分荷比例呈近似线性关系减小;当内、外侧中空层厚度等幅增加时,外片分荷比例显著增大,内片分荷比例明显降低,中片分荷比例则降低缓慢。结合面板的尺寸因素,提出了考虑长宽比和面积补充系数的适用于双中空玻璃荷载分配的中空层系数计算公式,拟合公式的适用性和有效性较好,可供相应标准规范修订参考使用。

关键词：双中空玻璃中空层系数堆载试验有限元分析荷载分配

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泰康金融中心项目复杂连体结构关键问题研究

建筑结构学报 2024年

作者：熊羽豪肖从真储德文陈才华程卫红潘玉华陆宜倩陈家丰中建研科技股份有限公司国家建筑工程技术研究中心

泰康金融中心超高层结构高度为237.3m，为三塔连体结构。各单塔高宽比超过规范限值，平面存在较大偏心，单塔结构难以成立，因此在第18层、29层、40层设置三处连桥将三塔连为一个整体，结构抗侧刚度和抗扭刚度有明显的提升，在竖向荷载... 详细信息

泰康金融中心超高层结构高度为237.3m，为三塔连体结构。各单塔高宽比超过规范限值，平面存在较大偏心，单塔结构难以成立，因此在第18层、29层、40层设置三处连桥将三塔连为一个整体，结构抗侧刚度和抗扭刚度有明显的提升，在竖向荷载作用下，竖向构件受力更加均匀，在水平荷载作用下，水平位移大幅度减小。刚度突变、扭转效应、施工影响和节点设计是复杂连体结构的关键问题，研究表明：连体结构存在较大的刚度突变，连桥上部楼层在大震下容易形成薄弱层，在设计中应适当加强。三塔连体结构的整体性和抗扭刚度较强，扭转效应不明显。施工方案对连体结构的受力模式影响较大，经过比选后采用连桥层以上单塔结构施工先于连桥施工，但是领先楼层数不超过5层的施工方案。对连桥连接关键节点进行了有限元分析，结果表明节点可满足预设的抗震性能目标要求。

关键词：超高层建筑三塔连体结构刚度突变扭转效应施工模拟节点设计

组合框架-高强钢板混凝土核心筒韧性体系抗地震倒塌性能评估

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建筑科学 2024年第7期40卷 1-8,73页

作者：张磊王翠坤陈才华崔明哲中国建筑科学研究院有限公司北京100013

本文针对一种高性能结构体系,即组合框架-高强钢板混凝土核心筒韧性体系,该体系包含双钢板混凝土组合剪力墙与可更换耗能连梁组成的核心筒,以及外围组合框架,核心筒组合墙体中钢板的强度等级最高为Q550、混凝土的强度等级最高为C100,以... 详细信息

本文针对一种高性能结构体系,即组合框架-高强钢板混凝土核心筒韧性体系,该体系包含双钢板混凝土组合剪力墙与可更换耗能连梁组成的核心筒,以及外围组合框架,核心筒组合墙体中钢板的强度等级最高为Q550、混凝土的强度等级最高为C100,以总高200m的高层建筑为例展开研究。设计并建立本高性能结构和常规钢筋混凝土框架-核心筒结构两个结构设计分析模型。以结构最大层间位移角(θ_(max))和最大残余层间位移角(θ_(res))为结构响应评估指标,基于增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis, IDA)分别对比研究这两种结构体系的抗地震倒塌能力。研究表明,相比常规结构体系,高性能结构体系可有效减小剪力墙厚度,降低结构自重,提升建筑使用空间;相比θ_(max),基于θ_(res)评估出结构抗地震倒塌性能略低,抗倒塌安全储备系数(Collapse Margin Ratio, CMR)降低约5%;高性能结构较常规结构抗地震倒塌性能更优,抗倒塌安全储备系数可提升约20%。

关键词：高性能结构体系框架-核心筒结构高强钢材超高强混凝土抗地震倒塌性能

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摇摆墙体系研究现状与发展

建筑科学 2024年第1期40卷 23-33页

作者：张磊王翠坤陈才华崔明哲王莹中国建筑科学研究院有限公司北京100013

建筑结构功能可恢复已经成为防震减灾的重要研究方向。已有研究表明,摇摆墙可协调框架结构的变形模式,改善结构损伤机制,节约结构造价;同时能够将可恢复功能结构的三种实现途径:摇摆、自复位、可更换,进行统一,吸引了国内外学者的广泛... 详细信息

建筑结构功能可恢复已经成为防震减灾的重要研究方向。已有研究表明,摇摆墙可协调框架结构的变形模式,改善结构损伤机制,节约结构造价;同时能够将可恢复功能结构的三种实现途径:摇摆、自复位、可更换,进行统一,吸引了国内外学者的广泛研究。本文首先回顾了摇摆结构的由来,介绍了框架-摇摆墙结构体系的工作机制与破坏模式。对不同材料属性的单肢摇摆墙、双肢摇摆墙,以及连续摇摆墙的现有研究展开了综述。归纳了框架-摇摆墙结构设计方法以及摇摆墙与基础和框架的连接设计,介绍了与摇摆墙功能类似的结构形式。最后总结了摇摆墙结构的优势特点和目前存在的主要问题,并对摇摆墙结构体系的发展趋势进行了展望。

关键词：摇摆墙抗震性能功能可恢复研究现状

保温装饰一体化板外墙外保温系统抗风性能研究与探讨

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建筑科学 2024年第9期 135-142页

作者：彭罗文陈威威石永艾明星张磊曲军辉刘军进中国建筑科学研究院有限公司中建研科技股份有限公司

保温装饰一体化板外墙外保温系统在外墙保温领域应用广泛，其抗风性能研究具有十分重要的理论意义和实用价值。本文根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003等标准的有关规定，计算了北京地区保... 详细信息

保温装饰一体化板外墙外保温系统在外墙保温领域应用广泛，其抗风性能研究具有十分重要的理论意义和实用价值。本文根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003等标准的有关规定，计算了北京地区保温装饰一体化板外墙外保温系统风荷载设计值，试验了不同厚度的陶瓷薄板、大理石板和硅酸钙板在不同长度锚固卡件作用下的槽口抗剪承载力，给出了面板厚度的取值建议，并对比研究了陶瓷薄板保温装饰一体化板与基层墙体采用纯锚固、粘锚结合两种连接方式下的抗风荷载性能和锚固连接失效方式，并进行了有限元分析。结果表明：保温装饰一体化板与基层墙体采用粘锚并重、锚固独立安全的连接方式具有可行性和适用性；保温装饰一体板采用粘锚并重、锚固独立安全进行设计时，需选用合适厚度的装饰面板确保其抗弯强度和槽口抗剪强度不小于纯锚固连接时的抗风荷载标准值；陶瓷薄板保温装饰一体化板外保温系统与混凝土基层采用粘锚结合的方式连接时，具有足够的安全裕度。

关键词：保温装饰一体化板外墙抗风性能锚固

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多振源作用下结构耦合响应的复模态CQC法

建筑结构学报 2024年第11期 80-91页

作者：冯旭光徐建王翠坤陈才华中国建筑科学研究院有限公司中建研科技股份有限公司中国机械工业集团有限公司

工程结构在使用中可能受到多种振源激励，但现有计算方法尚未充分反映多振源作用下响应之间的耦合效应。为了解决该问题，可以将实际工程中的不确定性振源视作随机过程，并引入可以精确考虑响应耦合关系的CQC法。基于复模态叠加法和随... 详细信息

工程结构在使用中可能受到多种振源激励，但现有计算方法尚未充分反映多振源作用下响应之间的耦合效应。为了解决该问题，可以将实际工程中的不确定性振源视作随机过程，并引入可以精确考虑响应耦合关系的CQC法。基于复模态叠加法和随机振动理论，提出了可以同时考虑多振源与非比例阻尼结构的广义CQC法，即多输入复模态CQC法，并给出了功率谱矩、协方差和矩阵乘法三种形式。理论推导与算例分析表明：相比于传统的CQC系列方法，多输入复模态CQC法的适用性更加广泛，在一致输入或比例阻尼条件下也可以退化为传统的CCQC法和CQC法；对于不同程度的非比例阻尼结构，多输入复模态CQC法均有良好的精度和稳定性；随着非比例阻尼程度的提高，基于实模态的强制解耦CQC法已无法反映结构的真实振动特性，导致多振源作用下的响应被严重低估。

关键词：多振源 CQC 复模态随机振动多输入复模态CQC法强制解耦

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粉末高温合金热挤压工艺研究进展

粉末冶金工业 2024年第1期34卷 124-133页

作者：石英男孙少斌曲敬龙刘明东荣昆贾建北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081 钢铁研究总院有限公司高温材料研究所北京100081

概述了欧美国家粉末高温合金热挤压工艺的发展历程与应用情况,阐述了我国粉末高温合金热挤压工艺的研究进展,介绍了René95、René88DT和FGH4096合金的挤压工艺参数选取原则,重点分析了挤压工艺参数(挤压比、挤压速度、挤压温度等)对粉... 详细信息

概述了欧美国家粉末高温合金热挤压工艺的发展历程与应用情况,阐述了我国粉末高温合金热挤压工艺的研究进展,介绍了René95、René88DT和FGH4096合金的挤压工艺参数选取原则,重点分析了挤压工艺参数(挤压比、挤压速度、挤压温度等)对粉末高温合金挤压成形及组织性能的影响规律,阐明了热挤压过程中粉末高温合金非金属夹杂物的演变行为。

关键词：粉末高温合金热挤压挤压比挤压速度挤压温度