水平加强层对钢框架结构抗连续倒塌性能的影响
钢结构加层层数对结构抗震性能的影响
ｏ ｎ Ａｎｔ— ｅ ｓ ｉ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｉＳ ｉ ｍ ｃ Ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ
ＹＵ ｎ － ｏ ， Ｆｅ ｇ ｂ ＹＡＮＧ ａ － ｉｇ ， ｕ ｉ ｏ 。 Ｘｉｏｍ ｎ 。 ＬＩＨ ａ— ｕ ｙ
（ ． ｅ ｉｇ Ｂ ａ ｃ ｆ ｈ ｒｈ ｔｃｕ ａ Ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｒｈ Ｉ ｓ ｔ ｔ ｏ ｕ ｎ ｄ ｎ ｒ ｖ ｃ ， ｅ ｉｇ １ ０ ４ ， ｈｎ ； １ Ｂ ｉ ｎ ｒ ｎ ｈ ｏ ｅＡ ｃ ｉ ｔ ｒ ｌ ｅ ｉｎ Ｒ ｓ ａｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ ａ ｇ ｏ ｇ Ｐ ｏ ｉ ｅ Ｂ ｉｎ ０ ０ ８ Ｃ ｉａ ｊ ｔ ｅ ｉ Ｇ ｎ ｊ
由于原结构和加层结构采用不 同的结构形 式 ， 加层后形 成的混合结 构存在 质量和 刚度的突变 ， 而加 层层数 的 多少直接影响整体结构 的受力． 结合工程实例 ， 采用有限元分析程序从层剪力 、 间位移等方面 比较分析 加层 层
层 数对加层结构抗震性能 的影 响．
关键词 ： 钢结构加层 ．Ⅱ 力 层层数 ； 层剪力 ； 间位 移 层
ｏ ｈ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ Ｉ ｈ ａ ｅ ， ｉ ｉｅ ｅ ｅ ｎ ｎ ｌ ｓ ｓ ｓ ｆｗａ ｅ ｐ ｃ ａ ｅ ｉ ｅ ｌ ｙ ｄ ｔ ｆｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ． ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ａ ｆ ｔ ｌ ｍｅ ｔ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｔ ｒ ａ ｋ ｇ ｓ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ａ ｎ
中图分类号 ： ＴＵ３ １ ９ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ３ ４ Ｏ （ Ｏ １Ｏ 一 Ｏ １— ０ １ ７ — ６ ２ ２ １ ）６ Ｏ ６ ４
高层建筑水平加强层对结构抗震性能的影响分析
T NOLO GY TR N D1加强层引起的结构刚度突变以38层的框架-核心筒结构为例,在第15层和27层设置水平加强层,其第1和第2振型的自振周期比不设加强层时明显减少;通过弹性动力分析得出了结构加速度反应包络、速度反应包络和位移反应。
输入地震波为上海波,地面加速度峰值为35ga l 。
设置加强层后加速度和速度反应包络有所降低,位移反应明显减少。
需特别注意的是,位移曲线在第15层和第27层两道加强层附近发生的变化,第15层处突变尤为显著。
这种形式的结构竖向刚度突变,不仅是加强层本层的水平剪切刚度突然增大,更主要的是,加强层处结构整体转动大幅度减少,加强层上、下几层的整体转动也随之减少。
两道加强层相当于给整个结构在15层及27层增加了两道“整体转动嵌固约束”,几乎把整个38层结构分成三断,1层-14层为第一段,15层-26层为第二段,27层-38层为第三段。
结构整体转动在加强层处突然减少,其主要原因是,加强层的水平伸臂构件(或外围框架周边环带)与该层的上、下楼板组成刚度甚大的箱型盘,此箱型盘将核心筒与外围框架连成整体,其整体转动基本上由外围框架的轴向变形控制,转动量显然是很小的。
这种形式的刚度突变必然伴随着结构内力突变以及整体结构传力途径的改变,从而使结构在地震作用下,其破坏和位移较容易集中在加强层附近,即形成薄弱层。
2加强层引起的结构内力突变和薄弱层加强层引起的结构内力突变和产生薄弱层的情况,基本概念可归纳为下面三点:1)核心筒墙肢在地震作用下所受内力的突变是很明显的,设置两道加强层后,核心筒墙肢沿高度弯矩图发生急剧变化,在加强层的上、下几层弯矩大幅度增加,核心筒墙肢的剪力在加强层的上、下几层同样有较大幅度的增加。
2)外围框架柱在地震作用下所受内力的突变也是很明显的(未包括垂直荷重产生的内力)。
柱的轴力在加强层的下层突然增大,柱的弯矩和剪力在加强层的上、下均急剧增加。
3)加强层的水平伸臂构件(或周边环带)承受很大的剪力和弯矩,加强层仅布置水平伸臂构件时,其承受的剪力和弯矩最大;在布置水平伸臂构件的同时,再布置周边环带,则所受剪力和弯矩降低较多。
加强层对高层钢框架-支撑结构的影响
选择结构 刚度均 匀且体 型平 面规则 的框 架 一支撑 钢结
构， 总高度 １５ ２ｍ，２层 ， 高 ３ ６ｍ。结 构 的主要构 件尺 １． ３ 层 ．
寸见表 １ 平面布置见 图 １ 图 ２ ， 、 。
图 ２ 加 强 层 平 面 图
Ｊ
算采用弹性时程分析法 ， ８度抗 震 ， 计地震分 组为第一组 ， 设 Ⅲ类场地 。时程计算 时选用 的地震 波有 ： ＭＣ～ Ｆ Ｉ Ｖ Ｅ Ｅ ＡＲ ＩＷ
箱形 ４ Ｏ ２ ０×２
箱形 ３ ０ ２ ５ ×０
工 字形 ４０× ２ ５ ２ ０×１ ２ ２× ０ １０ ２
支撑 图 １ 标 准层来自平 面 图 工字形 ２０× ２ ６ ２ ０×１ ８×１ ０
１２ 结 构荷 载 ．
结构恒 载取 ４ ５ｋ ／ ， ． Ｎ ｍｚ活载取 ２ｋ ／ 。地震 反应计 Ｎ ｍｚ
Ｊ ‘ Ｊ Ｌ Ｊ ‘ Ｊ ‘
【 文献标识码】 Ａ
先应用于高层钢结构 ， 后在混凝土核心筒 一 框架结构 中应 外
用较 多。 目前 ， 于加强层 的研究 主要是 针对混 凝土结 构 ， 对
ｚ ｃ
．
Ｕ
． ｒ ｄ
而高层钢结构的较少。 本文利用有限元软 件 Ｓ Ｐ ２０ Ａ ００进 行三维 建模 ， 带水 对 平加强层 的钢框架 一支撑 结构进 行 了地 震作用 下 的时程分 析， 得出了水平加强层在高层钢结构中的作用机理 。
一
２５ ４ ．印 隧 ２ ４ ２ ７ ． ９ １ １３ ．８ １１０ ．７
８ ４
道加强层 ， 方案 ６对侧 向位移 贡献 小 ， 可见加强层 设置在
１１６ ．９
顶层对结构整体位移影响小 ， 但对顶层的层问位移有很好的 约束作用 ， 于鞭梢效应大 的结构可以考虑此种方案。 对
加强层对超高层结构抗震性能的影响
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ａ ｄ１ ８ ｎ ６． ２％ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ． Ｉ ｒ ｖｄ ｏ ｅ ｏ ｍｅ ｄ ｔｏ ｓｆ ｒｓ ｉｍｉ ｅ ｉ ｎ ｆｒｔｅ ｅ ｐ ｃｉｅ ｙ ｔｐ ｏ ｉｅｓｓ ｍｅ ｒｃ ｍ ｎ ａ ｉｎ ｏ ｅｓ ｃ ｄ ｓｇ ｏ ｈ
析 法 对 不 同结 构 进 行 水 平 地 震 动 力 分 析 ； 比较 和 总 结 了 不 同 方 案 下 ， 构 的周 期 、 移 和 地 震 响 应 。 得 到 结 论 ： 置 一 道 或 两 结 位 设 道 加 强 层 时 效 果 最 好 ， 点 位 移 分 别 减 小 了 １． ６ 和 ｔ． ２ ， 此 类 结 构 的抗 震 设 计 提 供 ｒ一 定 的参 考 。 顶 ４２ ％ ６８％ 为 ［ 关键 词 ］ 加 强 层 ； 高 层 ； 力 特 性 超 动
ＹｕＬ￣ ａ ，Ｃ ｅ ｈｎ － ｎ Ｃｌｇ ｖ ｎｉ ｅｎ ， ｏｔ ａ ｎ ｅｉ ， ａｊｇ２０９ ， ｈ ａ ｏ ｉｕ ｎ ｈｎＺ ｏｇ ａ （ ｏｅｅｆ ｉｌ ｇ ｅ ｉ Ｓｕ ｅ ｔ ｉｒｔ Ｎ ｎｎ １０６ Ｃ ｉ ） ｆ ｌ ｏ Ｃ ｉＥ ｎ ｒｇ ｈ ｓＵ ｖ ｓｙ ｉ ｎ
［ 章 编 号 ］ １０ － １ （０ ０ ０ —０ ７ 文 ０ ２８ ２ ２ １ ）２０ ４ ￣ ４
加 强层 对超 高层 结构 抗 震 性 能 的影 响
尤 丽 娟 ， 忠 范（ 陈 东南大学土木工程学院， 江苏 南京 ２０９ ） １ ６ ０
［ 摘 要 ］ 采 用 大 型 通 用 有 限 元 软 件 Ａ Ｓ Ｓ 对 超 高 层 结 构 的 ８种 加 强 层 设 置 方 案 ， 立 有 限 元 分 析 模 型 ， 后 采 用 时 程 分 ＮＹ ， 建 然
FRP加固钢筋混凝土梁柱框架结构抗连续倒塌性能的研究-建筑结构论文-土木建筑论文
FRP加固钢筋混凝土梁柱框架结构抗连续倒塌性能的研究-建筑结构论文-土木建筑论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——1 引言重要建筑物如(如军事指挥所、政府办公大楼、大型商场)极易成为战争攻击和恐怖袭击的目标,因为这些建筑物一旦被摧毁,不但可以造成大量人员(特别是重要人物)的伤亡,而且会迅速引起广大民众恐慌,瓦解军心.如2003 年美伊战争便是从美国空袭当局领导层所在的总统府开始的;而9-11 在造成巨大的人员伤亡和财产损失的同时,也使其民众人心惶惶.另一方面,通过对海湾战争中叙利亚有无填充墙的建筑受导弹攻击后倒塌规模的对比[2]和五角大楼遭到袭击后长时间保持稳定[3]可知,具有一定结构冗余度的建筑物能够有效地阻止倒塌蔓延,降低结构破坏范围.连续倒塌作为一种极端的倒塌形式,是指结构在局部构件受到偶然荷载(如战争攻击、恐怖袭击、汽车冲击等)发生倒塌后造成内力重分布,致使相邻构件接连失效,最终发生大面积、整体性的倒塌.随着攻击制导武器的日趋精确和蔓延,我国很多重要建筑物的结构冗余度亟待加强,以提升其抗连续倒塌能力.FRP(Fiber Reinforced Ploymer)是一类应用普遍的新型高强材料,本文运用有限元分析的方法对采用不同FRP 粘贴方案后钢筋混凝土梁柱框架结构抗连续倒塌性能进行对比,探寻最优方案.2 研究综述钢筋混凝土抗连续倒塌相关研究主要包括分析连续倒塌工程事故、通过结构倒塌过程试验总结力的转换机制、探寻连续倒塌机理和提出设计方法等方向.英国、欧盟、美国、加拿大等均有自己比较完善的抗连续倒塌规范.抗连续倒塌设计不同于一般结构设计的地方在于其对结构构件的延性提出了更高的要求,且容许结构有一定比例的破坏和一定范围的变形.比如DoD2013[4]对于钢筋混凝土框架结构,为考虑动力效应,在拆除构件法中,当采用非线性静力分析和变形控制时,应采用以下的荷载组合:其中为荷载放大系数,D 和L 分别为恒载和活载.FRP 常用于结构构件的抗弯、抗剪和抗压加固,抗连续连续倒塌加固的目的是为了提升构件的耗能能力和延性,需综合考虑上述加固形式.CFRP(Cabon Fiber Reinforced Ploymer,碳纤维布)与GFRP(Glass FiberReinforced Ploymer,玻璃纤维布)是两种常用且发展成熟的FRP 加固材料,其比重仅有钢筋1/4 到1/3,拉伸强度却是钢筋的10 倍左右[5].但其延伸率很小,如T300 的CFRP 仅有 1.71%的延伸率,且没有明显的屈服强度,易发生脆性断裂.相对而言GFRP 较CFRP 的弹性模量要小、延伸率要大,故变形能力较CFRP要好.敬登虎[6]通过试验发现GFRP 加固后构件的延性几乎是CFRP 的 2.5 倍.目前文献中对CFRP 和GFRP加固钢筋混凝土结构抗连续倒塌对比的相关研究较少见.LS-DYNA 可以模拟结构的大位移大变形等非线性情况.孟一[7]对LS-DYNA 常用的混凝土材料模型进行了总结对比,发现新增的CSCM 模型适合应用在结构倒塌分析领域,并校正了相关材料参数.Jin-WonNam[8]等人对比四种不同的FRP 布有限元模型,发现正交异性线弹性模型更适合运用在其对混凝土结构加固的模拟上.3 算例3.1 试件设计本文设计了一栋五层钢筋混凝土框架结构(如图 1 所示),并沿底层纵向取出两跨一层的梁柱框架子结构,假设其中间柱已经失效.梁柱纵筋均采用HRB400,箍筋采用HPB300,并按照规范规定[1]进行加密,混凝土采用C30,保护层厚度为25mm.此算例旨在为后期现场试验提供理论支持.为了探究FRP 对提高其抗连续倒塌性能效果最佳加固形式,本文综合考量其经济性和加固效果,通过在梁底、梁顶及改变加固长度组合了各种加固方案进行尝试,选择典型方案列于表1.3.2 建模本文在ANSYS 建立了不同加固方案的1/2 对称有限元模型(图2)后,在LS-DYNA 中进行相关计算.其中混凝土、钢筋和FRP 的采用的单元类型分别为SOLID1 、BEAM161 和SHELL163,材料本构分别为盖帽模型(*MAT_CSCM)、随动塑性强化模型(*MAT_PLASTIC_KINEMATIC)、正交异性线弹性弹性模型(*MAT_ORTHOTROPIC_ELASTIC).特别的,为了防止施加荷载时出现应力集中,在中间柱头上方设置一块加载垫块,使用SOLID1 单元类型和刚体材料本构(*MAT_RIGID),结构与地面(刚体)连接[9].为证实有限元模型的准确性,本文对湖南大学易伟健等人的平面框架连续倒塌试验(图3a、图3c)[10]进行模拟,建立了如图3b 所示的有限元模型,再现了结构的倒塌过程,通过中柱位移轴力曲线(图3d)和竖向水平位移曲线(图3e)均可以看出模拟结果有明显的弹性、拱效应和悬链线效应发展阶段,且与试验结果接近.3.3 加载因相关试验大多采用拟静力的方式进行加载,本文为了有效验证有限元模型,亦采用静力方式进行加载.为了有效控制加载速度,采用位移控制的方式进行加载.为节约机时,本文采用1m/s 的速度匀速加至500mm,其中为保证加载开始结束阶段速度不会过大,采用余弦函数进行加载,并关闭混凝土应变率开关.通过观察对比能量平衡结果,发现其动能均极小,可以忽略.3.4 结果比较3.4.1 破坏特征比较FRP 加固后的框架子结构有限元模型分别有如图 4 所示的三种破坏形态.破坏过程依次为为:A、C点混凝土开裂;C 点(CLZ1、GLZ1)或A 处(CLZ2、GLZ2)FRP 发生剥离和断裂破坏;B、D 点混凝土开裂;A、C 点钢筋达到受拉极限被拉断.GLZ3 和CLZ3 的FRP 按照先 C 点再 A 点的顺序失效.值得注意是,B 和 D 处FRP 在悬链线阶段依然发挥了拉杆效应.环形箍和U 形箍可以阻止FRP 的迅速剥离.3.4.2 数据对比分析通过观察图(5a)所示位移荷载曲线可以发现,各试件随着位移增加均呈现出明显的弹性变形、拱效应、拉压转化和悬链线效应阶段.中柱位移在20mm 以内为弹性阶段,各曲线差别极小,说明此时FRP发挥的作用均有限;而到了拱效应阶段,A、C 处FRP 由于发生脆性断裂,没有起到明显拉杆效果,CLZ3 和GLZ3在拱效应阶段承载力有了一定的提升,可能是由于上下部均粘贴的方式可以在一定程度上延缓FRP 断裂,有助于发挥结构拱效应;中柱位移在200mm 左右,结构进入悬链线阶段后,所有加固方案的承载力均有一定程度的提升,以CL3、GLZ2 和GLZ3 效果最为明显,达到了115KN 荷载设计要求,结合破坏特征推测,FRP 在此阶段分担了一部分拉轴力,中柱位移到了300mm 左右后,C 点、A 点钢筋相继发生断裂,结构也逐渐丧失了承载能力.可将 C 点钢筋断裂作为结构悬链线阶段的结束,结构达到了倒塌极限承载力,则各加固方案的极限承载力分别提升了约10%(CLZ1、CLZ2、GLZ1)、15%(GLZ2)、23%(CLZ3)、33%(GLZ3).通过比较各方案钢筋断裂时位移点位置可以发现,GLZ3、CLZ3 的中柱位移更大,说明其结构延性更好,能够经受住更大的挠度变形.各方案输出的结构总能量与中柱位移(图5b)可知,在弹性阶段,各试件耗能并没有明显区别;到了200mm 左右(结构进入了悬链线效应阶段),所有加固方案的耗能均有明显提升,至钢筋断裂,CLZ2 增加较小, CLZ1 与GLZ1 较LZ1 大约增加了6%左右,其他三种加固方案大约增加了20%左右,说明FRP 在构件发生大变形时分担了部分的耗能任务.4 结论本文运用显式有限元软件LS-DYNA 对不同FRP 加固方案下的钢筋混凝土框架结构进行了模拟分析,直观地重现和模拟钢筋混凝土结构发生大变形时的倒塌破坏过程.通过对比较不同破坏阶段FRP 发挥的作用,可以得到如下几点结论:1、合理粘贴FRP 可以明显提高构件的延性,尤其在大位移情况下,通过在梁上下部均粘贴FRP 的方式(CLZ3、GLZ3)可以充分发挥框架梁的悬链线效应,提高结构延性和耗能能力,且延展性较好的GFRP(GLZ2)粘于框架梁上部作用较粘于下部(GLZ1)增强效果更明显;2、方案CLZ3、GLZ2、GLZ3 均符合DoD2013 抗连续倒塌规范设计荷载,说明通过选择合理的粘贴材料和组合形式可以在一定程度上提高钢筋混凝土结构的抗连续倒塌性能;3、分析破坏形态可以发现在截断处采用U 形箍或环形箍锚固可以有效阻止FRP 剥离的蔓延,更好发挥其抗拉性能.参考文献:[1] GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S]. : 中国建筑工业出版社, 2010.[2] Al-Khaiat H, Fereig S, Al-Duaij J, et al. Impact of shelling on RC frames with and without infill walls[J]. Journal ofperformance of constructed facilities, 1999, 13(1): 22-28.[3] Mlakar P E, Dusenberry D, Harris J, et al. The Pentagon building performance report. American Society of Civil Engineers[J].Structural Engineering Institute Publication, 2002.[4] Unified Facilities Criteria(UFC).Design of Buildings To Resist Progressive Collapse(UFC4-023-03) [S]. WashingtonDC,USA:U.S.Army Corps of Engineers,2013[5] 叶列平, 冯鹏. FRP 在工程结构中的应用与发展[J]. 土木工程学报,2006(39): 24-36[6] 敬登虎, 杨佑发. 纤维材质加固钢筋混凝土受弯构件延性的实验分析[J], 重庆大学建筑大学学报, 2002, 22(5): 58-61[7] 孟一. 冲击荷载作用下钢筋混凝土梁的试验及数值模拟研究[D]. 湖南大学, 2012.[8] Nam J W,Kim H J, Kim S B,et al. Analytical study of finite element models for FRP retrofitted concrete structure under blastloads[J]. International Journal of Damage Mechanics, 2009, 18(5): 461-490.[9] 白金泽. LS-DYNA3D 理论基础与分析实例分析[M]. :科学出版社,2005,1-11[10] 易伟建, 何庆锋, 肖岩. 钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能的试验研究. 建筑结构学报[J]. 2007(28): 104-109.。
带加强层的高层钢框架—支撑结构的地震响应分析的开题报告
带加强层的高层钢框架—支撑结构的地震响应分析
的开题报告
一、研究背景
当前，我国地震频繁发生，地震对建筑结构的破坏性非常大，特别
是在高层建筑中更加明显。
因此，对高层建筑的抗震性能研究已经成为
一个热门的研究领域。
现有的研究表明，在高层建筑中，钢框架结构是
一种抗震能力较强的结构形式。
而加强层的钢框架结构因其在地震中更
具抗震能力，因此越来越受到人们的关注。
二、研究目的
本研究旨在通过对高层建筑中带加强层的钢框架结构的地震响应分析，揭示其抗震性能及受力情况，为设计更加安全的高层建筑结构提供
参考。
三、研究内容
1. 对高层建筑中带加强层的钢框架结构进行分析，检查其抗震能力。
2. 评价加强层对钢框架结构的抗震能力的影响。
3. 计算带加强层的钢框架结构中各构件的受力情况，分析其受力特点。
4. 根据分析结果，提出相应的结构设计建议。
四、研究方法
该研究将采用有限元数值模拟方法。
首先，根据国家有关规定对高
层建筑的设计参数进行设置，并采用软件对带加强层的钢框架结构进行
建模。
然后模拟地震荷载的作用，通过仿真模拟分析每个构件的受力情况，探究加强层对结构的抗震性能的影响。
五、研究意义
通过对高层建筑中带加强层的钢框架结构的地震响应分析，可以深
入探究加强层对其抗震能力的影响，为结构设计提供可行性建议。
此外，该研究也在一定程度上提高了我们对钢框架结构在抗震方面的认识，为
建设更加安全的高层建筑提供参考。
钢框架结构连续倒塌若干问题探析
钢 框 架 结 构 连 续 倒 塌 若 干 问 题 探 析
蔡 静 易胜 强 江 菊
（ 广西大学土木建筑工程学院 ， 广西 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ４ ）
摘
要： 简述 了钢框架连续倒 塌的一般分析方法 ， 并对如何选择关键构件进行 了论述 ， 分析 了内力重分布情况 ， 探讨 了钢支撑和梁
时， 可 以选择桩基 或复 合地基 。倒 肋形 、 倒 无梁 楼盖 式是筏 形 基 地 选 择 。 ４ ） 在进行 建筑基 础的设计 与布置 时 ， 应选 择整 体性好 ， 能够 础 的常见类型 。倒肋 形楼 盖式筏 基 ， 用料 省 ， 刚度 好 ， 但费 模板 ， 满足地基承载力和变形要求 ， 并能有效地 调节不均 匀沉降 的基 础 施工麻烦 。倒无梁楼 盖式 的筏基 ， 用 料多 ， 板 厚大 ， 刚度差 ， 但 便 形式 ， 如筏形基础 或箱形基础 ； 当以上基础 形式不 能满足要 求时 ， 于地下空 间的应用 ， 施工方便 。箱形基础传 力均匀 ， 整体性 好 ， 刚 可 以考虑采用桩基或复合地基。 度大 ， 当地基 极软 ， 沉降十分严重不 均匀时 ， 宜选 用。桩基础承 载 参考文献 ： 力大 ， 抵 御复杂荷载能力强 ， 能 良好地 适应各种 地质条件 ， 当浅 层 ［ １ ］ 霍 小平． 结构造型概念设 计初探 ［ Ｊ ］ ． 西北建筑 工程 学院学 地基 比较松软且 承载力 差 ， 而坚实 土层埋 藏较 深 的时候 ， 宜选 用 桩基础 。
３ ） 高层 建筑 的结构 体 系应 根据其 不 同 的适 用高 度 、 建 筑要
４ 建筑 基础 的设 计 与布置 ］
使用功能 、 场地 环境类 别 以及 抗震 等级 等 内容 进行 合理 的选 根据高层建筑 的层数 、 结构类 型、 荷载 及地基 承载力 ， 可 以首 求、 择， 结构设计师们在设计高层建筑时应 当根据具体 情况进 行合理 先考虑筏形或箱形基础 ； 若 地基 承载力或变 形不能满 足设 计要 求
具有水平加强层高层钢结构的动力特性及抗震性能分析
[文章编号] 100228412(2006)0320007205具有水平加强层高层钢结构的动力特性及抗震性能分析沈国庆1,陈 宏2,王元清3,石永久3(1.中国矿业大学建筑工程学院,江苏徐州221008;2.清华大学建筑设计研究院,北京100084;3.清华大学土木工程系,北京100084)[摘 要] 高层钢结构自身刚度较小,水平荷载起控制作用,设置水平加强层可以控制其变形。
本文运用大型通用有限元软件ANSY S ,建立三维计算模型,对北京某一高层钢结构进行动力特性分析。
通过模态分析,得到了该结构的振型和周期,然后进行了振型分解反应谱分析,最后采用3条地震波,对该结构进行弹性时程分析。
通过分析表明,水平加强层可以减小结构的最大位移和层间位移角,但加强层附近存在薄弱层,需要设计人员注意。
用ANSY S 作校核计算,能为结构抗震设计提供可靠的依据。
[关键词] 水平加强层;模态分析;反应谱分析;时程分析[中图分类号] T U31113 [文献标识码] ADynamic Characteristic and Aseismatic Analysis of H igh 2rise Steel Structure Building with H orizontal Strengthened FloorsShen Guo 2qing 1,Chen Hong 2,Wang Yuan 2qing 3,Shi Yong 2jiu3(11School o f Architecture and Civil Engineering ,China Univer sity o f Mining and Technology ,Xuzhou 221008,China ;21Tsinghua Univer sity Architecture Design &Research Institute ,Beijing 100084,China ;3.Department o f Civil Engineering ,Tsinghua Univer sity ,Beijing100084,China )Abstract :Level load plays controlling actions in high 2rise steel structure buildings for its low stiffness ,and horizontal strengthened floors control its drifts.Based on finite element analysis (FE A )s oftware ANSY S ,the dynamic characteristics of a high 2rise steel structure building is analyzed by building 32D m odel.First ,the structure own free 2vibrations and periods are obtained from m ode analysis.Then ,analysis of response spectrum on the Seismic Properties is discussed.E lastic time history method is used to get whole analysis of the structure adopting three seismic waves finally.As a result ,the maximal drift and inter 2storey drifts are reduced by horizontal strengthened floors ,but there are unsubstantial floors around these floors ,and it is necessary to pay attention for civil engineers.The credible aseismic gist is provided by ANSY S for checking the results.K eyw ords :horizontal strengthened floor ;m ode analysis ;response spectrum analysis ;time history analysis[收稿日期] 20052112181 概述随着建筑高度的增加,水平荷载成为确定结构体系安全的决定因素,当抗侧力刚度不能满足设计要求时,可考虑利用建筑设备和避难层的空间,布置水平加强层。
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ｃ ｐ ｅ ｒ ｉｔ ｎ ｅ ｏ ｔ ｅｌ ｒ ｏｌ ｓ ｅｓ ｓ ａ ｃ ｆｓ ｅ ａｍｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅｓ ｌ ａ ｆ ｔｕ ｔ ｒ
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第１ ３卷 第 １ 期 解放 军理 工 大 学学报 （ 自然科 学版 ） Ｖｏ． ３Ｎｏ １ １１ ． ２１ ０ ２年 ２月 Ｊ ｕｎ ｌ ｆ Ｌ ｉ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔｒｌ ｉｎｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒａ ｏ Ａ Ｕｎｖ ｓ ｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｎａｕａ Ｓ ｅｃ ｄ ｉ Ｐ ｅ ｔ Ｓｅ ｃ ｔｎ Ｆ ｂ ２ １ ｅ ．０ ２
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效分 为 ８种 工况 ， 对每 种 工况 下的 ４种模 型 进行 了动 力非 线性 分析 。分析 结果 表 明 ： 底层 柱 失效 后 ， 平 加 水
强层 可 以有 效提 高结 构 的整体 拉接 力 ， 而 显 著减 小破 坏 部 位 的 竖 向 位 移 ， 从 并将 荷 栽传 递 至失 效 柱 的 临近
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柱 ， 免 结 构 构 件 发 生 屈 服 造 成 结 构 刚 度 的 下 降 。在 底 层 柱 上 方 增 设 水 平 加 强 层 可 以 以 较 低 的 造 价 增 强 结 避
构 的整体 性 ， 强钢框 架结构 发 生局部 破 坏后 的 内力重 分布 能 力 ， 高抗 连 续倒 塌 能 力。 增 提 关键 词 ： 续倒 塌 ； 框 架 ； 力非 线 性分 析 ； 用荷 栽路 径 法 连 钢 动 备 中图分 类号 ： Ｕ３ ３ ２ Ｔ ９ ． 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９３ ４ （ ０ ２ ０ —０ ００ １ ０ －４ ３ ２ １ ） １０ ８ —８
水 平 加 强 层 对 钢框 架 结构 抗 连 续 倒 塌 性 能 的影 响
黄 鑫 ， 陈 俊 岭 ， 马 人 乐 ０ ０ ２
摘 要 ： 为研 究水平 加 强层 对钢 框 架结构 抗连 续倒 塌性 能 的影 响 ， 用 ＡＮＳ 利 ＹＳ有限元 软件 ， 以一 幢 １ ０层钢 框 架结构 为原 型 ， 据 支撑 的设 置 方式 建立 了 ４种有 限元 模 型 ， 用备 用 荷 载路 径 法 ， 不 同底 层 柱 突然 失 根 采 将