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框架-核心筒结构屈曲约束支撑的优化

框架-核心筒结构屈曲约束支撑的优化

作者：宋晓玉西安工业大学

学位级别：硕士

屈曲约束支撑作为一种新兴耗能构件,可同时胜任支撑构件和阻尼器两种角色,从而充分耗散地震能量,提高结构的变形能力和抗倒塌性能。在超高层结构中,通常采取竖向均匀布置屈曲约束支撑,这种布置方式虽然考虑了竖向刚度分布的均匀性,但造... 详细信息

屈曲约束支撑作为一种新兴耗能构件,可同时胜任支撑构件和阻尼器两种角色,从而充分耗散地震能量,提高结构的变形能力和抗倒塌性能。在超高层结构中,通常采取竖向均匀布置屈曲约束支撑,这种布置方式虽然考虑了竖向刚度分布的均匀性,但造价过高,同时给结构增大负重,影响了屈曲约束支撑的推广使用。而在结构的部分楼层中合理布置屈曲约束支撑,不但能够提高结构整体的抗震性能,使整体结构变形、受力均匀,同时可以充分发挥屈曲约束支撑的优势,以较少的支撑用量达到最佳的减震效果。本文主要运用SAP2000有限元分析软件,以实际的钢筋混凝土框架-核心筒结构为工程背景,建立有限元模型进行分析。采用静力振型分解反应谱法和动力时程分析法,对屈曲约束支撑在不同楼层位置处、布置不同支撑个数并变换不同支撑形式的方案进行结构抗震性能对比分析,从而确定钢筋混凝土框架-核心筒结构屈曲约束支撑的最优布置方案,并对最优布置方案进行弹塑性时程分析,得出以下结论:(1)在结构部分楼层中合理布置屈曲约束支撑,可以提高结构整体刚度但对周期、质量影响较小,同时减小整体结构变形,未出现新的薄弱层,整体结构受力均匀。(2)本文钢筋混凝土框架-核心筒结构地面上26层,分析结果表明,屈曲约束支撑的最优布置楼层位置在3、4层处,即在房屋总高的1/6～1/8处;在最优楼层位置处,采用8个屈曲约束支撑均匀对称布置在四个拐角位置,能有效减小结构变形,减震效果最佳。(3)屈曲约束支撑的最优布置方案为:在最优楼层位置处四个拐角对称布置8个支撑,上层V形下层倒V形整体X形布置,减小最大层间位移角27.864%,最大减小楼层剪力9.637%,说明两层布置为X形能最大程度发挥支撑的减震效果。(4)在罕遇地震作用下,对最优屈曲约束支撑布置方案进行弹塑性时程分析,主要包括层间位移角、顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线、基底剪力等,分析得出:采用最优屈曲约束支撑布置方案后,结构具有较强的变形能力和安全储备,弹塑性基底剪力均小于弹性模型在大震下的基底剪力,屈曲约束支撑的耗能性得到充分利用,减小了结构在大震作用下的地震响应,增大了结构的安全性。

关键词：框架-核心筒结构屈曲约束支撑楼层位置支撑个数支撑形式振型分解反应谱法时程分析法

框架—核心筒结构基于预期损伤的抗震设计方法研究

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框架—核心筒结构基于预期损伤的抗震设计方法研究

作者：黄硕哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

现阶段我国规范设计体系采用的抗震设防思想为“三水准”设防,偏重“小震设计,大震验算”,不能准确把握和控制结构在大震作用下的损伤、破坏性态。为此本文以框架-核心筒结构为例,直接从结构在罕遇地震作用下的损伤模式出发,基于材料层... 详细信息

现阶段我国规范设计体系采用的抗震设防思想为“三水准”设防,偏重“小震设计,大震验算”,不能准确把握和控制结构在大震作用下的损伤、破坏性态。为此本文以框架-核心筒结构为例,直接从结构在罕遇地震作用下的损伤模式出发,基于材料层次损伤的结构整体损伤提取,分析了在罕遇地震作用下框架-核心筒结构进入非线性阶段的各构件损伤和结构整体损伤之间的关系,实现了直接对结构非线性阶段进行构件层次的主动设计,建立了基于预期损伤的抗震设计方法。具体研究工作如下:框架-核心筒结构构件预期损伤研究。通过对框架-核心筒结构有限元静力弹塑性分析,明确了结构进入非线性阶段合理的损伤分布模式。在构件材料层次损伤信息的基础上,对结构各类构件进行了损伤提取,得到了结构层内构件的损伤分布,明确了层内各类构件的损伤发展相对关系,实现了构件预期层损伤到构件预期损伤的传递方法。框架-核心筒结构整体预期损伤研究。通过框架-核心筒结构各类构件的损伤提取结果,得到了结构整体损伤、构件整体损伤及构件层损伤之间的相对关系。并结合构件层预期损伤到构件预期损伤的计算方法,实现了结构预期整体损伤传递至结构构件预期损伤的方法,达到了通过结构整体预期损伤控制构件预期损伤的目的。框架-核心筒结构基于预期损伤的抗震设计方法研究。基于构件材料损伤的分布特点将框架-核心筒结构构件分为弯曲型破坏和剪切型破坏两类。对于弯曲型失效构件,通过正截面材料损伤与构件损伤的对应关系及混凝土和纵筋的平衡关系,实现了弯曲型破坏构件基于预期损伤的抗震设计方法;对于剪切型破坏的构件,通过变角桁架模型中混凝土材料损伤与构件损伤的对应关系及混凝土和箍筋的平衡关系,实现了剪切型破坏构件基于预期损伤的抗震设计方法。结合结构预期整体损伤传递方法,实现了适用于常见结构布置形式的框架-核心筒结构完整的基于预期损伤的抗震设计方法。最后分别利用基于预期损伤的抗震方法及规范的设计方法对框架-核心筒结构进行设计,基于动力时程分析结果,从多个角度对比二者在罕遇地震作用下的结构性能,验证了本文方法的优越性。

关键词：钢筋混凝土框架-核心筒结构预期损伤材料损伤抗震设计

超高层钢框架-核心筒结构弹性与弹塑性时程分析结果对比研究

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北京工业大学学报 2013年第4期39卷 529-535页

作者：尧国皇王卫华陈宜言清华大学土木工程系北京100084 深圳市市政设计研究院有限公司深圳518029 华侨大学土木工程学院厦门361021

利用通用有限元软件ABAQUS建立了超高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的精细有限元模型,对其进行了罕遇地震作用下的弹性时程分析和弹塑性时程分析,充分比较了时程分析获得的计算结果,包括顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线、楼层... 详细信息

利用通用有限元软件ABAQUS建立了超高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的精细有限元模型,对其进行了罕遇地震作用下的弹性时程分析和弹塑性时程分析,充分比较了时程分析获得的计算结果,包括顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线、楼层位移角包络曲线以及地震作用下整体结构的能量反应规律.结果表明:弹塑性分析模型在结构进入弹塑性阶段之后,结构刚度降低,与弹性分析结果相比,结构的地震反应程度更小且存在滞后现象.有关论述和方法可为同类研究提供参考.

关键词：超高层框架-核心筒结构混合结构弹塑性分析时程分析

带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构模型拟静力试验对抗震设计的启示

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土木工程学报 2005年第9期38卷 1-8页

作者：徐培福薛彦涛肖从真王翠坤中国建筑科学研究院北京100013

介绍一个30层带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构拟静力试验的理论分析结果,并研讨这种结构体系抗震设计的几个关键技术问题,包括:结构因柱和剪力墙拉断造成的整体倾覆破坏模式、框架及核心筒的双重抗震作用及所承受的剪力、倾覆力矩、... 详细信息

介绍一个30层带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构拟静力试验的理论分析结果,并研讨这种结构体系抗震设计的几个关键技术问题,包括:结构因柱和剪力墙拉断造成的整体倾覆破坏模式、框架及核心筒的双重抗震作用及所承受的剪力、倾覆力矩、轴力的调整分配、结构的变形控制、抗震能力设计法遇到的结构设计不尽合理的问题。阐述了高宽比较大的框架-核心筒结构按中震弹性或中震不屈服的性能水准设计的优越性。

关键词：高层建筑结构钢-混凝土混合结构框架-核心筒结构带转换层结构拟静力试验

不同连梁跨高比框架-核心筒结构抗震性能分析

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土木工程学报 2010年第S1期43卷 54-60页

作者：徐晓珂刘伟庆王曙光杜东升南京工业大学江苏南京211816

为了研究不同跨高比连梁对框架-核心筒结构抗震性能的影响,应用PERFORM-3D有限元软件建立不同连梁跨高比的框架-核心筒结构分析模型,对其进行动力弹塑性时程分析。先研究连梁跨高比对结构自振周期的影响,再以结构的变形和延性(包括层间... 详细信息

为了研究不同跨高比连梁对框架-核心筒结构抗震性能的影响,应用PERFORM-3D有限元软件建立不同连梁跨高比的框架-核心筒结构分析模型,对其进行动力弹塑性时程分析。先研究连梁跨高比对结构自振周期的影响,再以结构的变形和延性(包括层间位移角、层位移、层剪力、结构塑性损伤过程)以及结构的耗能能力作为性能评估参数,对不同连梁跨高比的框架-核心筒结构进行抗震性能分析。分析结果表明:不同跨高比连梁对结构的自振周期有一定的影响,连接筒体的连梁对结构自振周期的影响比筒体内部连梁的影响大;结构的塑性耗能主要由连梁承担,不同跨高比连梁的耗能能力差别较大,连接筒体的连梁耗能较好。在此基础上,对连梁合理跨高比的范围提出了具体建议,以供实际工程参考。

关键词：框架-核心筒结构抗震性能连梁跨高比弹塑性分析

采用铅黏弹性连梁阻尼器的框架-核心筒结构减震分析

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土木工程学报 2018年第S2期51卷 1-7,13页

作者：房晓俊周云张超广州大学广东广州510006

针对高烈度区某高层框架-核心筒结构弹性层间位移角不满足规范要求,采用铅黏弹性连梁阻尼器进行消能减震设计。分别通过ETABS和PERFORM-3D软件对原结构和减震结构进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比结构减... 详细信息

针对高烈度区某高层框架-核心筒结构弹性层间位移角不满足规范要求,采用铅黏弹性连梁阻尼器进行消能减震设计。分别通过ETABS和PERFORM-3D软件对原结构和减震结构进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比结构减震前后的地震响应并分析阻尼器的耗能表现。结果表明,铅黏弹性连梁阻尼器用于框架-核心筒结构中可有效提高整体结构的抗震性能,并能减缓或避免主体结构构件的塑性破坏,发挥连梁第一道防线的作用,保护主体结构的安全。

关键词：框架-核心筒结构铅黏弹性连梁阻尼器动力时程分析消能减震抗震性能

高层型钢混凝土框架-核心筒结构施工期竖向变形实测研究

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工业建筑 2011年第10期41卷 81-84页

作者：华建民谢飞飞重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

通过工程实体测试,考察某高层型钢混凝土框架-核心筒结构在施工期间从底层混凝土浇筑后到42层结构施工完的竖向变形规律。测试结果表明:型钢混凝土组合柱内混凝土与型钢存在变形差,变形协调需要的时间与混凝土强度等级有关,强度等级越... 详细信息

通过工程实体测试,考察某高层型钢混凝土框架-核心筒结构在施工期间从底层混凝土浇筑后到42层结构施工完的竖向变形规律。测试结果表明:型钢混凝土组合柱内混凝土与型钢存在变形差,变形协调需要的时间与混凝土强度等级有关,强度等级越高变形协调需要的时间越长;施工期间结构竖向应变,柱最大达407×10-6,剪力墙最大达359×10-6,竖向变形在混凝土14 d龄期前发展较快,14 d前完成的竖向变形与42层施工完毕完成的全部变形的比值:柱约35%,剪力墙约34%;混凝土14 d龄期后,当施工循环周期稳定时,竖向变形接近线性发展。

关键词：高层型钢混凝土组合结构框架-核心筒结构施工期竖向变形

某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构设计计算

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工程抗震与加固改造 2011年第4期33卷 66-72页

作者：尧国皇陈宜言郭明潘东辉清华大学土木工程系北京100084 深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518029 东莞理工学院广东东莞523808

某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构建筑总高度为215m,核心筒高宽比为11.2,结构位于风荷载较大、地震作用也较大的地区,针对建筑的功能要求和所处地区的特点,介绍了结构体系选型、整体弹性计算、整体稳定性分析、分阶段施工模拟、混凝... 详细信息

某超高层钢管混凝土框架-核心筒结构建筑总高度为215m,核心筒高宽比为11.2,结构位于风荷载较大、地震作用也较大的地区,针对建筑的功能要求和所处地区的特点,介绍了结构体系选型、整体弹性计算、整体稳定性分析、分阶段施工模拟、混凝土收缩和徐变的影响分析,以及结构动力弹塑性分析等多方面的计算内容和相关分析成果。本文有关计算方法可供相关工程设计参考。

关键词：超高层钢管混凝土框架-核心筒结构屈曲分析动力弹塑性

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安徽饭店超高层框架-核心筒结构的优化设计

工业建筑 2014年第12期44卷 163-167页

作者：吴卓姚琦叶栋广西建设职业技术学院南宁530003

以安徽饭店高层框架核心筒结构为研究对象,采用结构设计软件SATWE进行建模和分析,用大型有限元软件ETABS进行校核,考查结构的动力特性、变形情况、整体构件布置,对结构进行优化,并对比优化前后的结构性能,考查框架核心筒结构的外框架柱... 详细信息

以安徽饭店高层框架核心筒结构为研究对象,采用结构设计软件SATWE进行建模和分析,用大型有限元软件ETABS进行校核,考查结构的动力特性、变形情况、整体构件布置,对结构进行优化,并对比优化前后的结构性能,考查框架核心筒结构的外框架柱形式对项目的进度、经济指标的影响,为项目投资决策提供参考。

关键词：框架-核心筒结构超高层建筑外框架优化设计经济性比较