连接方式对带连廊复杂体型高层结构抗震性能的影响_secret
建筑结构形式对抗震性能的影响分析

建筑结构形式对抗震性能的影响分析近年来,地震频繁发生,给建筑结构安全带来了巨大挑战。
为了提高建筑的抗震能力,建筑结构形式成为一个重要因素。
不同的建筑结构形式对抗震性能的影响是多方面的,本文将从结构材料选择、结构抗震性能评价以及结构设计原则等方面,对建筑结构形式对抗震性能的影响进行分析。
首先,结构材料对抗震性能的影响是显著的。
目前常见的建筑结构材料有钢筋混凝土、钢结构和木结构等。
钢筋混凝土结构由于具有较好的抗压和抗拉性能,被广泛应用于抗震结构中。
钢结构的优点在于其轻质高强和可塑性强,适用于高层建筑抗震设计。
而木结构由于其轻质、柔韧和抗震性能较差的特性,主要适用于低层和轻质结构。
因此,在选择材料时,需要根据建筑物的用途和高度,综合考虑结构材料的性能和特点。
其次,结构抗震性能评价是判断建筑结构形式对抗震性能影响的重要方法。
常见的抗震性能评价指标主要包括周期、塑性铰形成和最大层间位移等。
周期是反映结构刚度和响应特性的重要指标,抗震性能随着周期的增加而提高。
塑性铰的形成是结构在地震荷载作用下能够产生塑性变形,从而吸收地震能量的能力,对提高抗震性能起到重要作用。
最大层间位移是反映结构的变形和位移情况,应控制在安全范围内。
通过对这些指标的评价,可以量化不同结构形式的抗震性能,有利于选择合适的结构形式。
最后,结构设计原则对抗震性能的影响也不容忽视。
合理的结构设计原则可以提高建筑物的抗震能力,减少地震破坏。
其中,刚性设计原则是指通过适当的构造形式和材料选择,提高结构的整体刚度,使其能够承受地震力。
刚性结构具有较小的变形和位移,能够减小地震对结构的破坏程度。
另外,适当的柔性设计原则也是提高抗震性能的重要手段。
柔性结构能够通过变形吸收地震能量,减小地震对结构的作用力。
综合考虑刚性和柔性设计原则,采用合适的结构形式可以有效提高建筑物的抗震性能。
综上所述,建筑结构形式对抗震性能的影响是多元化的。
从结构材料选择、结构抗震性能评价和结构设计原则等方面来看,都能对抗震性能产生重要影响。
高层低位连体复杂结构抗震设计探析

关键词]连体结构;柔性连接;隔震支座1工程概况本项目总建筑面积约13.4万m2,其中地上建筑面积约6.5万m2,由杂技馆、群艺馆、妇儿及青少年活动中心和群艺工作室等四个单体组成[1],建筑实景照片见图1。
各单体均采用框架-剪力墙结构体系,结构高度为23.5~35m,层数为5~7层,单体间由钢结构连廊、钢结构屋盖、玻璃幕墙及铝合金幕墙连接,形成ㄈ型平面,具体见图2。
杂技馆共1399座属于大型剧场,剧场由2层混凝土看台和7层附属用房组成,平面形状为不规则椭圆形,长轴为81m,短轴为58m,建筑总高度为23.5~29.5m为坡屋面,屋盖采用钢结构管桁架,跨度为9~50m。
群艺馆最大长度为78m,最大宽度为59m,建筑高度26.8m,地上5层。
杂技馆及群艺馆之间设置钢结构连廊(群艺馆排练厅),支座底标高为10.20m,最大跨度为61.2m,宽度为10~30m,桁架高度11.5~15m(属于大跨度低位连接体)。
妇儿青少年活动中心最大长度为81.4m,最大宽度为82m,建筑高度为32.1~35m为坡屋面,地上6层。
群艺馆工作室长为86m,最大宽度为39m,建筑高度32.4~27.65m为坡屋面,地上5层。
群艺馆与妇儿青少年活动中心之间2~5层设置一钢廊桥,跨度9m,宽4m;妇儿青少年活动中心与群艺馆工作室之间3~4层设置一钢廊桥,跨度14m,宽4m;群艺馆、妇儿青少年活动中心及群艺馆工作室的共享大厅由钢结构屋盖、玻璃幕墙及铝合金幕墙连接组成。
由于四个单体结构的高度、体型、平面布置及刚度差异很大,主轴方向震动周期显著不同,各个结构单体均存在扭转不规则、楼板不连续或少量剪力墙转换,详见表1,组合平面均无对称轴,连体结构形成细腰,布置形式复杂。
若连接体与主塔之间采用强连接,组合后的结构体系属于特别不规则的复杂连体超限高层建筑[2-4],大大增加了结构设计的难度及结构的复杂性,为调整结构刚度及变形达到均衡必会大幅增加工程造价;若在承托玻璃幕墙的结构单体间设置防震缝,缝两侧需增设混凝土墙柱,会形成局部平面不规则的单跨单榀框架,为实现刚度、变形及扭转的协调,局部出现大截面尺寸墙柱,严重影响大堂内效果,建筑使用面积减少,工程及装饰成本增加,因此上述方案未采用。
体型收进对高层建筑结构抗震性能的影响

第33卷第9期建 筑 结 构2003年9月体型收进对高层建筑结构抗震性能的影响肖从真 徐培福 王翠坤(中国建筑科学研究院 北京100013)[提要] 结合振动台试验现象和震害调查,对体型收进的框架结构进行了深入的计算分析和比较,研究了体型收进对高层建筑结构抗震性能的影响,对体型收进的位置、收进程度等影响因素进行了分析,并提出了带有收进的高层建筑结构设计时应注意的问题。
[关键词] 高层建筑 体型收进 抗震设计Shaking table test and earthquake reconnaissance reports are used to illustrate the damage of step back to the behavior of structures under seismic action.Linear dynamic time analysis and nonlinear static analysis are made to study the in2 fluence factors such as position of step back and size of step back.Some advices for the seismic design for structures with step2back are given.K eyw ords:step back;seismic behavior;seismic design;tall buildings;push over 体型收进是高层建筑中常见的现象,主要的表现形式有结构上部的收进和带裙房的结构在裙房顶的收进。
体型收进的结构在收进处刚度突然变小,虽然不象框支结构下部刚度软弱造成的危害那么严重,但对结构的抗震性能也是不利的。
结合震害、振动台试验和理论分析,研究体型收进对结构抗震性能的影响。
一、振动台试验与震害在中国建筑科学研究院近年进行的模型振动台试验研究中,体型收进对结构抗震性能造成不利影响的情况很常见,其中珠海信息大厦的模型振动台试验比较有说服力。
大跨度钢结构连廊设计对高层建筑的影响探索

大跨度钢结构连廊设计对高层建筑的影响探索1.任世成2. 徐世国1. 身份证号码:61272519701001**** 2.身份证号码:61252519790617****摘要:通过对高层建筑大跨度连廊结构设计思路分析可知,在设计过程中,应重点加强主体结构选型、楼板设计和节点控制方案,注意结构扭转效应和竖向地震力的整体复核计算,保证连廊的稳定性和可靠性,合理控制水平位移、提升结构本身的抗震性能,使得连廊结构设计更加经济可靠。
同时,本文对相关控制方法的分析,可显著提升连廊设计与施工水平,促使设计方案满足业主方合同需求。
关键词:高层建筑;大跨度钢结构连廊设计引言我国建筑行业自改革开放发展至今,其建设技术和建设规模已经遥遥领先其它发展中国家。
现代建筑结构学,对连廊进行了定义,具体指高层建筑之间的架空结构,属于建筑结构体系的一部分,可满足建筑造型设计理念,体现建筑物使用价值。
连廊结构一般较长,可达到数十米,并且对结构稳定性和防火性能存在严格要求,目前应用较多的连廊为钢结构设计方案,其设计难点在于稳定性控制。
1大跨度钢结构连廊施工方法大跨度连廊结构施工中,主要采用以下几种方法:1.高空工作平台法。
这种方法能够有效弥补散件拼装法的缺陷,在施工过程中,需要搭建高空拼装平台,加强临时支撑,以保障施工的安全性。
2.整体吊装法与整体提升法。
这两种方法都要先保证连廊桁架整体成形后采用起重机抬吊至设计高度。
不同之处在于,整体提升法是通过钢索、滑轮组以及液压设备来组成的提升系统,安全性较高,而整体吊装法吊装的速度虽然比较快,但是操作的风险性较大,操作不当可能会危及周边建筑物。
2高层建筑大跨度钢结构连廊设计2.1扭转效应与其他的体型结构相比,连廊结构的扭转振动变形比较大,这使得该结构形式的扭转效应非常明显,设计中必须特别给予注意。
通常情况下,在风荷载或是地震荷载作用下,结构本身除了会产生出一定平动变形之外,也会产生出扭转变形,而扭转效应则会随着连廊两侧的主体结构不对称性的增加而进一步增大,即便是如本项目的两侧对称的连廊结构,连廊楼板发生变形后,也有可能引起连廊两侧2个主体结构的相向运动,此时这种振动形态也会随之变得更加复杂,相应的扭转效应就会更加明显。
复杂连体高层建筑结构抗震性能计算分析研究

2 1 年 2月 01
结
构
工
程
师
Vo . 7.No 1 12 . Fb e .2 1 01
Sr trl tucu a En i e s gne r
复 杂 连 体 高 层 建 筑 结 构 抗 震 性 能 计 算 分 析 研 究
顾 云 磊 钱 江
( 土木工程防灾 国家重点实验室 , 同济大学结构工程 与防灾研 究所 , 上海 20 9 ) 0 0 2
adDss r eut n T n i nvrt, hnhi 0 0 2 C ia n i t dci , oN ie i S ag a 2 09 , hn ) aeR o U sy
Ab t a t C mpe h g —ie ul i g wih o n ce sr cu e , a a e sr c o lx ih rs b i n s t c n e t d t t r s d u s n w tp o sr cu e , h v b e y e f t tr s u ae en d v lp d fs n rc n e r .Wh l ei g s e ilf n to a e d n c ivn a t ua h p fe t ,t e e eo e a ti e e ty a s ie me t p ca u cin ln e s a d a h e ig p ri l rs a e efc s h n c sife s dfee e ewe n t et o r tt ee d fte c n e td sr cu e ma et i id o tu t r sb h v t n s ifr n eb t e h wotwe sa h n so h o n ce tu t r k h skn fsr cu e e a e f ge tsr s o lxt n b iu o so fe t h s h v ih r r q ie n s fr s imi a ct. S a g a r a te s c mpe iy a d o vo s tri n efc ,tu a e h g e e ur me t o es c c pa i y h nhi I tr ain lDe in C ne sa x c x mp e o u — fc d shih—ieb idn so u h tp i t re u ai n n en to a sg e tri n e a te a l fo to- o e rs u l ig fs c y e,w h ir g lrt i g y
钢结构连接设计中的抗震性能考虑

钢结构连接设计中的抗震性能考虑随着城市化进程的不断推进,高层建筑、大型桥梁、工业厂房等钢结构工程越来越多地出现在我们的生活中。
而在这些工程中,抗震性能成为了关键的设计指标之一。
钢结构连接作为整个结构体系的重要组成部分,其抗震设计更显重要。
在钢结构工程中,连接部位承载着较大的力矩和剪力,因此在设计连接部位时要充分考虑结构的抗震能力。
首先,设计师需确保连接件的高强度和刚度,以防止在地震中发生破坏。
钢制连接件通常由高强度钢材制成,以提供足够的承载能力。
另外,通过合理的设计,可以增加连接件的刚度,进一步提高抗震性能。
其次,连接部位的设计应充分考虑连接的可靠性和耐久性。
在地震中,结构的震动会给连接件施加很大的载荷,因此连接件必须具备良好的可靠性,以确保连接的持久性。
一种常用的方法是采用预应力技术,通过预张力预应力将连接件牢固地固定在结构中,以增强连接的可靠性。
此外,还需要考虑连接件的耐久性。
由于钢结构连接处于室外环境中,容易受到氧化、腐蚀等影响,因此在设计中需要选用耐久性好的材料,并采取防腐措施,如喷涂防腐漆、热镀锌等,以延长连接件的使用寿命。
另一个需要考虑的因素是连接部位的刚度和柔韧性。
在地震发生时,结构会产生严重的变形和位移,刚性连接可能会导致结构的集中破坏,而柔性连接则可以通过分散变形,减小结构的受力集中,提高整体的抗震性能。
因此,设计中需要综合考虑结构的刚度和柔韧性,选择合适的连接方式。
在钢结构连接设计中,还需要考虑连接部位的节能性能。
由于能源问题的日益突出,节能已成为国际社会关注的焦点。
因此,设计师在选择连接方式时,应尽可能减少能量的损耗,提高能量的利用率。
一种常见的做法是采用可拆卸式连接件,使得连接件可以在需要时进行修复和更换,从而降低整体的能量消耗。
最后,钢结构连接设计中还要考虑施工的可行性和经济性。
连接件的设计应尽可能简化,以提高施工效率。
同时,连接件的选材和制造成本也是需要考虑的因素。
设计师应根据具体的项目要求和经济条件,选择合适的连接方式,以实现整体工程的经济性。
连接体的设置对钢筋混凝土高层结构受力性能的影响

1 工程背景
本文分析模型采用某新 闻大楼( 主楼部分 ) 工程 项 目结构模型 , 该工程在山西省首次采用双塔连体
图 1 结构 立 面 图
F g 1 ee a i n v e o t u t r i . lv t i w f sr c u e o
收 稿 日期 :0 7 1— 9 2 o — 0 1 作者简介 : 庞永平( 9 6 I , 副教授 , 15 _ ) 男, 主要从事结构工程 高等混凝 土结 构的研 究.
维普资讯
第 7卷 第 2期
20 年 6 月 08
宁 夏 工 程 技 术
Ni g i En i e r g e h o o y n xa g n e i T c n lg n
Vo . 1 No2 7 .
Jn 0 8 u .2 0
文章 编 号 :6 17 4 ( 0 8 0 — 15 0 17 — 2 4 2 0 )2 0 5 — 4
结构 , 构 模 型包 括 地 下 1 , 结 层 地上 2 3层 以及 出屋
层构架 , 在双塔 2~ 2 0 2 层设置钢桁架结构连体 , 中占有越来越重要的地位 ,它能有效地利用空间资 面 4 源, 减小 占地面积 , 缓解大城市 的住房困难 、 交通拥 形成贯通双塔 的桥体 ( 1. 图 ) 结构总高度 10m, 1 地 2 0 3 m,连体跨度 3 . 4m 结构 3 3 . 0 挤和用地紧张问题. 0 2 世纪末至今 ,高层建筑形式 上楼层高度为 9 - 0 核心筒结构 , 基础类型为 日 趋多样化 ,一种新型的结构形式——多塔连体高 形式采用钢筋混凝土框架一 该工 程抗震设 防烈 度为 7 层建筑被越来越多地采用 , 一方面, 连体可以方便两 钢筋 混凝 土桩筏基础 . 度 , 计 基本 地 震 加 速 度 为 01 , 构 抗 震 设 防 类 设 .g 结 塔楼之间的联系 , 用做观光走廊或休 闲咖啡厅等 ; 另 抗震等级为一级 , 安全等级二级. 设计使 方面 由于连体的设置 , 可以使建筑外观更具特色 , 别为丙类 , 0 建筑场地类别为 I 类. a I 多塔定义 中 I 营造 出一种更加和谐 的建筑氛围. 双塔楼连体结构 用年 限为 5 , 号塔 ,右面塔楼定义 是指两个塔楼 由设置在一定高度处的连接体 ( 又称 将左 面塔楼包括连体定义为 1 为 2号塔 ( 1. 图 ) 连廊 ) 相连而组成的建筑物【 连接体是连体结构 中 1 ] .
支杆支座位置对架空连廊连体结构在竖向地震作用下的影响分析

作者 简 介 : 李亚娥 ( 1 9 6 5 一 ) , 女, 陕西西安人 , 硕士 , 副教授 , 硕士生导师 , 国 家 一 级 注册 结 构工 程 师 , 主要 从 事 复 杂 高层 建 筑 结 构 方 面 的研 究
E ~ ma i l : z h a n g z h a o j i n o o 1 @1 6 3 . C O i T I
近 年来 随着 高 层 建筑 的迅 速 发 展 , 出现 了大 量
型参数 如表 2所 列.
复 杂体 型 的高层 建 筑 , 其 中高 层 连 体结 构 作 为 近 十
几 年发 展起 来 的一 种 新 型结 构 形 式 , 受 到 了广 泛 的
2 结 构 动 力 分 析
2 . 1 增 加 支 杆 对 结 构 自 振 周 期 的 影 响
图 1 模 型 立 面 图
1 计 算 模 型 的建 立
某双 塔楼 连体 结 构为 1 9 层 的框 架核 心筒 结 构 , 层高 为 3 m , 总高 度 5 7 m, 柱网 6 m. 抗震设 防烈 度 8 度 , 场 地 土类 别 为 Ⅱ类 , 设 计 地 震 分 区为 第 1组 . 混凝 土强 度采 用 C 3 5 , 连廊 为 单层 桁 架 , 跨度 2 4 m, 设 置 在双 塔第 1 1层. 双 塔 模 型 如 图 1所示 . 双 塔 结
第 2 6卷 第 1期 2 0 1 4年 2月
甘 肃 科 学 学 报
J o u r n a l o f Ga n s u Sc i e nc e s
V0 L 2 6 NO . 1 F e b . 2 O 1 4
支 杆 支座 位 置对 架 空连廊 连体 结 构 在 竖 向 地 震 作 用 下 的 影 响 分 析
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
连接方式对带连廊复杂体型高层结构抗震性能的影响摘要:介绍了连廊与主体结构之间采用五种不同的连接方式,即1.连廊与主体结构两端采用刚接 2.连廊与主体结构一端采用刚接,一端采用铰接3.连廊与主体结构两端均采用铰接4.连廊与主体结构一端采用铰接,一端采用消能连接5.连廊与主体结构两端均采用消能连接。
以一座带连廊复杂体型高层结构为工程实例,采用三维有限元程序对其进行动力特性、动力响应、内力和耗能的对比分析,总结出连廊与主体结构之间采用不同连接方式对带连廊复杂体型高层结构抗震性能的影响程度。
关键词:连接方式; 连廊; 抗震性能; 复杂体型引言由于城市建设的需要,为节省土地使用面积,并且满足建筑功能和建筑外观的多样化需求,带连廊的建筑结构就成为这一时期的重要建筑体系之一,广泛应用于多层建筑、高层建筑和工业建筑中。
在学校教学楼、办公楼、图书馆等功能复杂的综合体建筑中,常在主体与主体、主体与附属结构间用连廊或天桥相连以满足不同功能的各部分建筑之间的联系和使用要求;在高层建筑中设置空中走廊,不仅可以满足空中联系的功能,又可以美化环境,作为休闲、娱乐的场所;在工业建筑中,架空连廊主要是用于物料运输和人员交通的需要。
为了满足新旧建筑之间的联系和使用要求,在新旧建筑之间加建连廊也是常用的处理方法之一。
特别是随着建筑业的发展,双塔和多塔结构形式应用越来越多,为了方便各塔楼之间的交通联系和增强立面造型的美观,经常用连廊将多座塔楼两两连接在一起。
由于连廊与主体结构之间可以采用不同的连接方式,因此,本文以工程实例为背景,采用三维有限元程序对其进行动力特性、动力响应、内力和耗能的对比分析,总结出连廊与主体结构之间采用不同连接方式对带连廊复杂体型高层结构抗震性能的影响程度。
1 工程概况本工程建筑平面呈方形,地下室4层,地下一层为金库和停车库,地下二、三、四层为车库、停车场和设备用房;地上部分31层,首层~四层为办公饮食用房,六~二十七层为客房和办公室,二十八~三十一层为会所。
主体高120m,包括装饰杆总高172m,主体结构平面呈L形,在26~28层有架空钢结构连廊将主体结构与独立的观光塔相连。
场地为kN m。
类,抗震等级为乙级,设防烈度为7度,风压为0.522 计算模型的建立目前对连体结构大多数采用有限元方法进行分析。
现在通用的有限元程序很多,由于本文的研究内容主要是有关周期与振型、加速度、位移等方面,主要进行弹性阶段的分析,所以选取SAP2000【1】三维空间有限元程序进行分析。
1.结构的梁、柱采用frame单元按结构构件的截面、构件长度(由节点间距离自动定义)输入;按钢结构、钢筋混凝土相应强度等级输入材料特性;梁柱节点采用刚结(每个构件有6个自由度),自动形成自重信息和刚度集成;通过大量的工程实践证明,用空间杆系单元能够很好地模拟出梁、柱单元的受力情况;2.结构的楼板、剪力墙按4节点壳(shell )单元输入计算,楼板用弹性板模拟,即可同时考虑楼板平面内(平板)及平面外(弯曲)刚度;楼板和剪力墙尚需根据需要进行网格划分;3.剪力墙洞口上方的连梁均用4节点壳(shell )单元模拟,规范允许对连梁刚度根据不同情况进行折减,在SAP2000中可通过调整shell 单元厚度或材料弹性模量E 实现。
4.结构构件(除消能构件外)均为线性构件。
5.结构中的消能构件采用阻尼器(Damper )单元;结构中的非线性消能构件按等效线性计算,多遇地震时取隔震支座剪切应变为50%时的刚度和阻尼,罕遇地震时取隔震支座剪切应变为250%时的刚度和阻尼。
6.计算时采用的地震波按相关的时程文件输入,地震波沿X 向或Y 向单独进行输入计算。
3 连接方式的类型连廊是连体结构中一个重要的组成部分。
连廊在整个结构中是两个塔楼的变形协调部分,特别是不对称的结构,由于各塔楼的刚度不同,结构的振动性能也不同,变形也不同,连廊的存在使得塔楼中侧向刚度大的塔楼受力变小,而侧向刚度小的塔楼受力变大。
要协调两塔的变形,连廊必然要受到很大的作用力。
因此,连廊与主体之间究竟采用何种连接方式对抗震有利,是值得我们探讨的一个问题。
当采用刚性连接时,结构设计和构造相对简单,但由于此处刚度较大,应力复杂,地震时就有可能在连接处破坏甚至被拉脱使得连接体塌落;当采用滑移支座,在理论上是比较好的,可以释放连接体部分的应力,使得连接体的受力简单化,但是实际的设计中,并不能比较准确的计算出结构在罕遇地震作用下连接处的位移,设计难度很大,如果设计的不合理,地震作用时,就容易滑出支座,从而引连接体的塌落【2】。
在实际工程中,大多数带连廊的建筑结构采用刚性连接的连接方式。
综合设计和施工的方便,本文决定对以下五种不同的连接方式进行分析,即:1.连廊与主体结构两端采用刚接 2.连廊与主体结构一端采用刚接,一端采用铰接3.连廊与主体结构两端均采用铰接4.连廊与主体结构一端采用铰接,一端采用消能连接5.连廊与主体结构两端均采用消能连接【3】。
4 不同的连接方式对抗震性能的影响本文选用的地震波为EL Centro 波,分别沿X 向或Y 向单独进行输入,考虑七度设防,地震加速度时程曲线的最大值在多遇地震时取为352cm s ,在罕遇地震时取为2202cm s 。
4.1 动力特性的分析振型与周期是结构动力特性的一个方面,选取合适的振型数至关重要,因为高阶振型的影响不可忽视。
《高层建筑混凝土结构技术规程》【4】规定:对于复杂高层建筑结构,抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不应小于15,对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。
在实际计算时,选用了30个振型,前四种连接方式其两个方向的振型参与质量均达到了总质量的91%,而两端消能连接X 向的振型参与质量达到了总质量的86%,Y 向则达到了89%。
因此,两端消能连接的振型选取不够,需采用45个振型。
不同连接方式的自振周期的结果见表1。
从中可以看出,前三种连接方式的周期是一致的,而一端铰接、一端消能连接的第一周期比前三种连接方式大2.9%,两端消能连接的第一周期比前三种连接方式大14.3%。
这说明前三种连接方式的结构整体刚度比后两种连接方式的大,两端消能连接的结构整体刚度相对要小些。
表1 结构的自振周期4.2动力响应的分析4.2.1 加速度反应分析采用两端消能连接后,除了个别三、四个楼层外,其余楼层的加速度值是减小的。
图1、图2分别是模型在EL Centro 波七度多遇和罕遇地震X向和Y向时加速度的包络图。
图1 EL Centro 波七度多遇地震加速度包络图图2 EL Centro 波七度罕遇地震加速度包络图通过图1、图2可知:EL Centro 波在七度多遇和罕遇地震X向时,前三种连接方式的加速度值基本相同,一端铰接,一端消能连接在1~9层,15~23层的加速度小于前三种连接方式,10~14层,26~32层(连廊位置及其上、下层)的位置处的加速度大于前三种连接方式,而两端消能连接除了25~28四层,其余位置处的加速度均小于前三种连接方式。
EL Centro 波在七度多遇和罕遇地震Y向时,前三种连接方式的加速度值基本相同,一端铰接,一端消能连接除了4、5两层,其余位置处的加速度均小于前三种连接方式,而两端消能连接除了4、5、26、27四层,其余位置处的加速度均小于前三种连接方式。
4.2.2 位移分析采用两端消能连接后,层间位移都是减小的。
图3、图4分别是模型在EL Centro 波七度多遇和罕遇地震X向和Y向时层间位移的包络图。
不同连接方式的层间位移包络图形状大体一致,连廊位置处的层间位移较大,说明由于连廊的存在,使结构沿竖向刚度有突变,因此形成了薄弱层。
图3 EL Centro 波七度多遇地震层间位移包络图图4 EL Centro 波七度罕遇地震层间位移包络图通过图3、图4可知:EL Centro 波在七度多遇和罕遇地震X向时,前三种连接方式的层间位移值基本相同,一端铰接,一端消能连接在1~13层的层间位移均小于前三种连接方式,在14~32层(连廊位置及其上、下层)的位置处的层间位移大于前三种连接方式,而两端消能连接的层间位移均小于前三种连接方式。
EL Centro 波在七度多遇和罕遇地震Y向时,前三种连接方式的层间位移值基本相同,一端铰接,一端消能连接在11~32层的层间位移均小于前三种连接方式,在1~10层的位置处的层间位移大于前三种连接方式,而两端消能连接的层间位移均小于前三种连接方式。
4.3内力分析表2和表3是EL Centro波在七度多遇地震和罕遇地震作用下的最大基底剪力,从表中可以看出,前三种连接方式的最大基底剪力基本上一致,而一端铰接,一端消能连接时最大基底剪力比前三种小9%,两端消能连接时最大基底剪力比前三种小10.6%。
此外,对连廊的桁架杆的最大轴力和连廊平面内的应力进行了比较得知,采用两端消能的连接方式,桁架杆的轴力大为减小,连廊平面内的应力也大为减小,使应力分布更为均匀。
表2 七度小震EL Centro 波的最大基底剪力表3 七度罕遇地震EL Centro 波的最大基底剪力4.4 耗能分析近年来的震害分析结果表明,强度和位移不能完全反映地震对结构的影响。
1956年Housner提出能量法概念【5】,用地震能量在结构中的传递、吸收与转化情况来反映结构破坏的情况。
从能量角度而言,减小地震破坏的基本原则主要是以适当的方式减小或消耗地震输入的能量。
图5、图6是EL Centro 波七度多遇和罕遇地震作用下地震输入能量图,在X向地震波作用下,一端铰接,一端消能连接的输入能量在前10s和两端消能连接基本一致,而在后20s略小于两端消能连接;在Y向地震波作用下,两端消能连接的输入能量均小于一端铰接,一端消能连接。
图5 EL Centro 波七度多遇地震作用下地震输入能量图6 EL Centro 波七度罕遇地震作用下地震输入能量在结构中采用消能构件来耗能,如橡胶垫、阻尼器等,利用这些耗能元件的阻尼及滞回耗能来减小地震能量。
图7~图10为EL Centro波在七度多遇和罕遇地震作用下消能连接时的剪力-变形滞回曲线,从图中可以看出,在X向地震动时消能构件表现了良好的耗能性能,Y向地震动时耗能效果不如X向明显;除了图7中两个滞回曲线的面积相差不多外,其余的均是两端消能连接的滞回曲线的面积大,滞回曲线的面积越大,即耗能效果越好。
图7 EL Centro 波七度多遇地震作用下消能连接X向剪力-变形滞回曲线图8 EL Centro 波七度多遇地震作用下消能连接Y向剪力-变形滞回曲线图9 EL Centro 波七度罕遇地震作用下消能连接X向剪力-变形滞回曲线图10 EL Centro 波七度罕遇地震作用下消能连接Y向剪力-变形滞回曲线5结论本文针对一座带连廊复杂体型高层结构,建立五种不同连接方式的结构模型,进行三维有限元分析,可以得出以下结论:(1)主体与连廊之间采用五种不同的连接方式,刚性连接的约束最大,而其余四种柔性连接方式的约束是越来越小。