型钢框架混凝土核心筒和钢框架支撑核心筒结构弹塑性时程分析

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框架核心筒结构动力弹塑性时程分析

框架核心筒结构动力弹塑性时程分析

【 文章 编号 】 10 - 84 21 }5 0 3 — 2 0 1 66 {0 1o - 07 0
THE DANAM I ELAS C- C TI PLAS C N E- S TI TI I HI ToRY ANAL I YS S
oF FRAM EW oRK . A CoRE ALL W STRUCTURE WANG iy n Hu — i g
1 模 型 建 立
P R O M-D( o l e r A ayi a d P r r a c s EBiblioteka BaiduF R 3 N ni a n ls n e om n e A - n s f
( ) 混凝 土柱 , 4 在柱 端定 义 轴力 一双 向弯 矩 铰 PM. .
M , 单 元 由 两 端 PM・ 铰 和 中 间 弹 性 杆 组 成 , 虑 轴 力 与 柱 ・ M 考 双轴 弯矩 耦 合 作 用 的 PM. 铰 模 拟 。 — M
王慧英 : 架核心筒结构动力 弹塑性时程分析 框
3 7
框 架 核 心 简 结 构 动 力 弹 塑 性 时 程 分 析
王 慧英
( 东建设职 业技术学院土木工程 系, 广 州 广 5 4 0) 1 4 0
【 摘
要 】 利用 P R O M一 D软件实现 了超高层建筑 结构 的动力 弹塑 性时 程分析 , E FR 3 将结 构 的抗震 性能 引

钢筋混凝土结构的弹塑性动力时程分析研究

钢筋混凝土结构的弹塑性动力时程分析研究

中图分 类号 : T 93 2 U 7 .3
文献标 识码 : A
对高层钢筋混凝土建筑结构 , 传统的简化分析计算手段已难以满足复杂结构的设计要求。钢筋混
凝 土是 由两种不 同性 质 的材 料组合 而成 , 的性 能直接 依赖 于混凝 土和钢 筋 的材 性 。在非 线性 阶段 , 它 混 凝 土和钢筋 本身 的非 线性性 能 以及 二 者之 间粘结 的非 线性 性 能 , 将 不 同程度 地 在组 合 材 料 中反 映 出 都 来, 钢筋混 凝土结 构受 力变形 过程本 来 就是一 个非 线性 动 态过 程 , 要实 现结 构 的设 计 目标 , 就要 正 确把 握结 构 的真 实行 为 , 就必须 依据结 构 真实受 力变 形 机制 进行 分析 。这 时 如果 仍 用线 弹 性 分析 方 法进 也 行计算 , 不能正 确地 反映结 构 的实际 变形和 受力 特点 [ 就 卜 。在 我 国 , 多 复杂体 型 的高 层建 筑都 建造 许 在地震 多发 区 , 在遭 遇强 烈地 震作用 时 , 这些结 构有 可能 进入 弹塑性 工作状 态 , 以结构 分 析时 , 须考 所 必 虑材料 的弹 塑性性 能 。基于上 述原 因 , 们致 力发展 结 构非线性 动力 分析 方法 , 人 弹塑性 动力 时程分 析属 其 中的一类 分析方 法 。
2 分 析方 法
对于有抗震设防要求的建筑结构 , 尤其是高层、 超高层建筑 , 进行弹塑性动力反应分析是十分必要 的, 因为在 “ 中震 ” “ 和 大震 ” 用 下 , 作 这些结 构一 般都 处 于弹 塑性 工作 状 态 , 这 些结 构 进 行 较 准确 的分 对 析, 一定要考虑其材料的弹塑性性质。我国现行的《 建筑抗震设计规范》 高层建筑混凝土结构技术规 和《 程》 都明确规定“ 对不规则的、 具有明显薄弱部位的、 较高 的高层建筑结构 , 宜进行罕遇地震的弹塑性变 形分 析”56。 由于影 响建筑结 构 弹塑性动 力反 应的 因素较 多 , [-] 建筑 结构 的弹 塑性 动力反 应分 析是 一项

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构同步施工技术探讨

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构同步施工技术探讨

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构同步施工

技术探讨

摘要:现阶段,高层建筑应用现浇混凝土体系有着极高的优势,防震性能良好,建设效率高,能够规范性的布局,因此被普遍应用到了各项目中。可是因为建设工作人员技术水平有高有低,对于具体内容掌握不全面。所以建设过程中面临着各种各的问题,难以确保项目整体质量。当没有加大各项问题重视程度,必定会以为后期埋下研究的安全隐患。在本文篇文章中主要探讨了钢框架钢筋混凝土核心筒结构同步施工技术的具体应用。

关键词:钢框架-钢筋混凝土核心筒结构;同步施工技术

基于人们对建筑要求的提升,通过有限的土地和规划高度建设更多楼层的矛盾也十分明显。在这一现状下,过于单一的框架结构或者框筒结构显得已经不符合高层结构需求,钢框架钢筋混凝土核心筒结构体系随之出现,得到了人们的广泛关注,该校体系属于钢和混凝土组合结构体系,借助钢结构以及钢筋混凝土结构的优势。全面的改进高层建筑结构体系,将各项体系应用到建筑环节中,有着一定的指导效果。文章中重点研究的高级混凝土核心筒结构同步施工技术。

1、钢筋混凝土框架核心筒结构发展情况

在框架结构中一般会设置部分剪力墙,将框架和剪力墙相互结合在一起,遵循取长补短的基本原则,有效的抵抗水平荷载,该情况被称之为框架剪力墙结构体系。当前阶段,将剪力墙设置成筒体,围成的竖向箱形截面的薄壁筒和密度框架组合形成竖向箱形截面。该种类型的结构体系具备一定的抗测仪刚度,在建筑中应用十分普遍。框架剪力墙体系的侧向高度远远大于框架结构,一般情况下由简力墙承担水平力框架承受竖向荷载,因此应用在高层房屋比框架结构速度方面更为合理。框筒结构是筒体结构的一方面,组成结构为密排柱和墙下裙梁。尤其是在建筑中,水平荷载特别大,起着控制效果,筒体结构变是有效抵抗该项水平

性能化设计在某超高层结构设计中的应用

性能化设计在某超高层结构设计中的应用

建筑科技

95

性能化设计在某超高层结构设计中的应用

张青峰,鲁 阳

(合肥工业大学设计院(集团)有限公司,安徽 合肥 230009)

摘要:某高层建筑建筑高度241.5m,采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系,经过试算分析,不设置加强层结构刚度能满足国家规范相关要求。结合现行规范和规程,介绍了性能化设计在超限高层建筑结构中的应用,设定了抗震性能目标,进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下结构的弹性及弹塑性分析,找到了结构的关键部位并采取可靠措施予以加强,为此类似结构设计提供借鉴。

关键词:超高层结构;抗震性能目标;桁架转换

本项目用于酒店、办公,地下3层,地上55层,建筑高度241.50m,主楼轴线平面尺寸为 45.0mx36.6m,平面基本柱网尺寸为 9.0m×

图1 A 塔建筑剖面图

本工程主体结构设计使用年限为50年,建筑结构安全等级为二级,重要性系数 1.0。本工程抗震设防类别为重点设防类(乙类),地基基础设计等级为甲级。抗震设防烈度为7度,设计基本地震动加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,场地土类别为Ⅱ类。钢管混凝土框架为一级、钢筋混凝土核心筒为特一级,41层转换结构构件、支承构件及其上下各一层竖向构件、竖向收进上下各一层的剪力墙均为特一级。 1 结构体系 1.1 结构选型

本工程属于超B 级高层建筑,采用钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒混合结构体系,框架由钢管混凝土柱、H 形或箱型截面钢梁及组合楼板组成。地下室顶板无大开洞,顶板楼盖设计符合《高层

建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)[1]

某钢框架偏心核心筒弹塑性分析

某钢框架偏心核心筒弹塑性分析
维普资讯 http://www.cqvip.com
第3 4卷 第 3期 20 0 8年 6月
四川建筑科学研究
Se u n B i ig S in e ih a ul n ce c d 5
某 钢 框 架 偏 心核 心 筒弹 塑 性 分 析
缪志伟 陆新征 王 载 黄 盛楠 叶列平 , , , ,
为平 台所 开发 的一 些新 的结构弹 塑性 分析模 型。这些 模型 可 以直接 将构件 的非 线性节 点力 ( 力 、 轴 剪力 和弯 矩 ) 节点 变形 、 ( 平动 和转 动) 和材料 的非 线性应力—应 变行为联系起来 , 以模拟各 种复 杂受力 构件 的滞 回行 为和轴 力一 双 向弯曲一 剪切 可 耦合行为 。同时 , 借助通用有 限元程序方便 的前后 处理功能和非线性计算 功能 , 这些模 型可 以准确模 拟地震 作用下结构 的三 维非线性地震响应 。利用 这些工具 , 对一个 实际工 程结构进行 了静力弹塑性 分析 和动 力弹塑性时 程分析 , 明这些分析模 型 表 可 以较好地模拟实 际工 程结构 中的各种弹塑性行为 , 供科研 和工程人员参考 。
Fra Baidu bibliotek
e c n rc t b c e ti u e
ML AO hi i LU n h n , ANG i HUANG h n n n YE i p n Z we , Xi z e g W Za , S e g a , Le ig

框筒弹塑性时程分析

框筒弹塑性时程分析
限于篇幅,本文未对每一步的实现做具体而完整的说明,仅给出了关键步骤的说明或提 示。所以用户可能需要在熟悉 ETABS 2016 的基本操作之后再使用本手册。关于基本操作, 大家可以参考《ETABS 案例教程——混凝土框架-剪力墙结构 》和《ETABS 案例教程——钢 结构》(下载地址:http://www.cisec.cn/Support/CaseCourse.aspx),或者软件自带的教程 手册。
定义材料 材料信息可参考材料属性一节的内容。 命令为:定义>材料属性。 模型采用的材料见图 5。
图 5 材料属性
定义截面 截面信息可参考截面信息一节的内容。 定义框架截面的命令为:定义>截面属性>框架截面。 定义的框架截面见图 6、7、8。
4
ETABS 案例教程:框架-核心筒结构 PUSHOVER 分析 图 6 框架柱截面 图 7 框架梁截面
I
说明
本教程将通过具体的案例,介绍应用 ETABS 2016 进行弹塑性时程分析的基本流程及相 关设置。“模型概况”是对案例的简单介绍;“主要操作流程”是对建模过程的简要描述; “要点详解”是对相关参数或方法的详细说明。本教程未涉及软件操作的详细讲解,相关内 容请参考 ETABS 联机帮助或相关使用手册。
5
图 8 连梁截面
定义楼板截面的命令为:定义>截面属性>楼板截面。 定义的楼板截面见图 9。

框架核心筒结构抗震性能探析

框架核心筒结构抗震性能探析

框架核心筒结构抗震性能探析

发布时间:2021-05-07T11:10:46.143Z 来源:《基层建设》2020年第30期作者:盛艳华

[导读] 摘要:本文介绍了框架-核心筒结构的概念,同时以某22层框架-核心筒写字楼为例,利用PKPM软件,通过对其进行有限元建模、结构自振特性和时程分析探讨该建筑结构的抗震性能。

南宁市建筑设计研究院有限公司广西南宁 530002

摘要:本文介绍了框架-核心筒结构的概念,同时以某22层框架-核心筒写字楼为例,利用PKPM软件,通过对其进行有限元建模、结构自振特性和时程分析探讨该建筑结构的抗震性能。实验表明:该建筑结构震时自振周期、振型、楼层位移、层级位移角和基底最大剪力均符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》,即满足抗震设计要求。

关键词:框架;核心筒;抗震

前言:随着我国现代化建设的不断推进,高层、超高层建筑项目逐渐增多,一方面促进了国内建筑技术水平的发展,另一方面也对国内高层建筑结构抗震设计提出了新的挑战。框架-核心筒是我国高层建筑设计中常用的结构形式,具有空间整体性好、布置灵活和抗侧刚度好等优势。本研究以工程实例为例,探究框架核心筒结构抗震性能,给结构设计提供一些参考。

1框架-核心筒结构概述和类型

1.1框架-核心筒结构概述

框架-核心筒结构是指由外围梁柱的框架结构与中心筒体共同组成的结构体系,简单来讲,框架分布在四周,结构中间通过一定数量的剪力墙围合成一个筒体。外围框架结构体系中周边柱距一般为8-12m,核心筒贯穿建筑全高布置,且尽量布置在结构正中央,短边长度不宜小于筒高的十二分之一[1-2]。

58超高层建筑在剪力墙结构上的弹塑性时程探讨

58超高层建筑在剪力墙结构上的弹塑性时程探讨

58超高层建筑在剪力墙结构上的弹塑性时程探讨

Discuss the Elastic-plastic Time-histories of Shear Wall Structure in High-rise building■郭梅霞 1 鲁永生 2 ■Guo Meixia1 Lu Yongsheng2[摘要] 经济的繁荣带动了超高层建筑产业的迅速发展,尤其在沿海地区比较发达的城市,人们更是给予超高层建筑过于密切的关注。随之而来所面临的是如何使建筑在罕遇的地震作用下,也能不发生倒塌现象。解决这一问题的有效途径就是采取对结构进行弹塑性验算的方法,以此保证目标的实现。

[关键词] 超高层建筑弹塑性变形验算[Abstract] The economic prosperity led to the rapid developmentof high-rise construction industry, especially in the moredeveloped coastal areas of the city, where people give too closeattention to high-rise building, so the next step is how tomake the building does not occurs the collapse phenomenonunder the rare earthquake. Therefore, an effective way to solvethis problem is to adopt a method of elastic-plastic checkingthe structure so as to make sure the realization of the goals[Keywords] Super high-rise buildings, elastic-plastic, deformationcheck随着中国人口的急剧增加和应对经济的发展需要,建筑行业突飞猛进地发展。超高层建筑更是受到房地产商的青睐,而逐渐在中国的各个城市崭露头角。近年来,框架——核心筒结构也愈加被广泛地应用在超高层结构中。超高层建筑中巧妙地运用了钢框架——钢筋混凝土核心筒

框架核心筒结构抗震性能分析研究

框架核心筒结构抗震性能分析研究

框架核心筒结构抗震性能分析研究

段瑾;刘东泽

【摘要】In this paper some analysis is practiced on a real-world project,that is,the frame-core-tube structures, we establish the calculation model of the frame-core-tube structures using the finite ele-ment analysis software NOSACAD. The elasto-plastic time history analysis is carried out under the fre-quent and rare intensity of 7 degree earthquake. The seismic behavior , failure mechanism and cracking pattern are estimated basing on the experimental results, including natural frequencies, acceleration and displacement responses of the model under earthquakes of different intensity, used to appraise seismic performance and the rationality of the design.%文以某框架核心筒结构为工程背景,用有限元分析软件NOSACAD建立结构分析模型,对结构进行7度多遇和7度罕遇烈度下的弹塑性时程分析.研究框架剪力墙结构的动力特性及在不同烈度地震作用下的加速度反应、位移反应、及层间位移反应等.根据模型结构破坏情况分析结构的薄弱部位和破坏机理,评价结构抗震性能和设计合理性.

SAUSAGE软件动力弹塑性时程分析方法及其应用

SAUSAGE软件动力弹塑性时程分析方法及其应用

图 7 L787 波反应谱 图 8 L788 波时程曲线
图 5 标准层平面布置图
本场区地震抗震设防烈度为 7 度,设计基本地震 加速度为 0. 15g,地震设计分组为第一组,场地土类别 为Ⅲ类,特征周期值为 0. 45s。 3. 2 地震波选取
本工程选用天然波( L787 + L788) 进行罕遇地 震作用下的 双 向 地 震 弹 塑 性 时 程 分 析。其 中,L787 波用于 X 向地震,L788 波用于 Y 向地震。该组天然 波加速度谱与规范反应谱吻合得较好,采用该组天然 波进行弹性时程分析,结构基底剪力亦满足规范的要 求,见图 6 ~ 9。
图 3 矩形梁截面纤维划分示意图
图 4 单元网格示意图
2. 5 分析步骤 对于加强层结构,为减小竖向构件的轴向变形差
对结构受力影 响,实 际 施 工 时,一 般 在 主 体 结 构 施 工 完成后,最后安装伸臂桁架的腹杆。针对实际工程需 要,SAUSAGE 采用如下分析步骤:
( 1) 进行竖向荷载加载,通过逐步添加有限元单 元以考虑施工阶段影响,得到竖向荷载加载完成后各 有限元单元的受力状态。
图 6 L787 波时程曲线
图 9 L788 波反应谱
3. 3 ABAQUS 动力弹塑性分析简介 为验证 SAUSAGE 计算结果的正确性,本文采用
ABAQUS[6]进行对比计算。ABAQUS 是国际上著名的 通用有限元分 析 软 件,具 有 强 大 的 非 线 性 分 析 功 能, 是目前 国 内 结 构 弹 塑 性 动 力 时 程 分 析 应 用 最 多 的 软件。

超高层塔楼罕遇地震作用下动力弹塑性时程分析报告

超高层塔楼罕遇地震作用下动力弹塑性时程分析报告

目录

1 工程概况 (64)

1.1工程介绍 (64)

1.2进行罕遇地震弹塑性时程分析的目的 (65)

2分析方法及采用的计算软件 (65)

2.1分析方法 (65)

2.2分析软件 (65)

2.3材料模型 (65)

2.3.1 混凝土材料模型 (65)

2.3.2 钢材本构模型 (66)

2.4构件模型 (66)

2.4.1 梁单元 (66)

2.4.2 楼板模型 (67)

2.5分析步骤 (67)

2.6结构阻尼选取 (67)

3 结构抗震性能评价指标 (68)

3.1结构的总体变形 (68)

3.2构件性能评估指标 (68)

4 动力特性计算 (70)

5 施工加载过程计算 (70)

5.1施工阶段设置 (70)

5.2施工阶段计算结果 (70)

6 罕遇地震分析总体信息结果汇总 (71)

6.1地震波选取 (71)

6.2基底剪力 (73)

6.3层间位移角 (75)

6.3.1 左塔楼 (75)

6.3.2 右塔楼 (80)

6.4结构顶点水平位移 (85)

6.5柱底反力 (88)

6.8结构弹塑性整体计算指标评价 (89)

7构件性能分析 (90)

7.1钢管混凝土柱 (90)

7.2斜撑 (90)

7.3连梁 (92)

7.3主要剪力墙 (92)

7.4钢梁的塑性应变 (100)

7.5楼板应力及损伤 (100)

8 罕遇地震作用下结构性能评价 (103)

1 工程概况

1.1 工程介绍

上海临港中心——结构总高度为180m;主体结构采用框架-核心筒体系,外框架为圆钢管混凝土柱、钢框架梁。

钢管混凝土柱截面为Φ1200x1140~Φ900x860。核心筒采用钢筋混凝土剪力墙体系,外墙厚750mm~400mm,内墙厚500mm~300mm,部分墙体内配置10mm厚钢板。在32层以下,结构由左右两个塔楼构成,中间通过钢梁及6-7层、17-20层两道“人”字形斜撑连接,斜撑截面

超高层钢筋混凝土框架-核心筒动力弹塑性时程分析

超高层钢筋混凝土框架-核心筒动力弹塑性时程分析

安徽建筑

中图分类号:TU311文献标识码:A

文章编号:1007-7359(2023)6-0049-03

DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.6.019

1引言

随着最近二十来年我国经济技术水

平的快速发展和生活质量的显著提高,人民追求各式建筑的热情得以持续空前发展,超高层建筑由于其特殊的建筑时代属性作为城市地标在各地也相应拔地而起,其中钢筋混凝土框架-核心筒结构体系由于其抗震性能好、承载能力高、具有较高的经济价值等特点而被广泛采用。在法国,1872年钢铁开始使用于建筑结构中,采用钢框架结构体系建成了Menier 巧克力厂,美国1931年也建成当时世界第一高楼,381m 的纽约帝国大厦。中国虽然起步较晚,但自二十世纪八十年代中期开始先后在北京、上海、广州、深圳等地建设数十栋高层、超高层钢筋混凝土框架-核心筒建筑,其中著名的代表作品有上海环球金融中心和深圳平安金融中心。正是由于超高层建筑的特殊性,导致在设计阶段中对结构专业提出更严格的要求,为使超高层建筑满足后续的正常使用和抗震性能要求,本文利用有限元软件Midas Building 对某钢筋混凝土框架—核心筒结构体系超高层进行动力弹塑性时程分析,研究关键构件、普通构件以及耗能构件的屈服变形情况,对结构构件的薄弱位置提出加强处理措施,以指导结构设计。

2工程概况

本项目位于安徽省淮南市,项目占

地面积28912m 2,总建筑面积271458m

2

,其中地下建筑面积78703m 2,地上建

筑面积192755m 2,地上包括2栋超高层及商业综合楼。本文针对其中一栋超高层进行动力弹塑性时程分析,该单体地下2层,地上35层,建筑高度150.7m ,抗震设防烈度7度,地震分组为第一组,场地类别为II 类,主体结构设计使用年限为50年,抗震设防类别为乙类,结构安全等级为二级,结构体系为钢筋混凝土框架-核心筒。由于本工程是重点设防类建筑,结构高度超过150m ,且接近《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ

超高层钢框架-钢筋混凝土核心筒结构弹塑性时程分析

超高层钢框架-钢筋混凝土核心筒结构弹塑性时程分析
n n i e rt n h tra n n i e rt o ln aiy a d t e mae l o ln a y,s c s t e lsi d ma e d v lpme t o o c ee mae a p o e te . T e i i u h a h pa t c a g e eo n f c n r t trl r p ris i h ea tc p a tc tme h soy a ay i f t e sr t r n e a ey me a h u k s c rid o t h e c c ltn e u t l si - l si i itr n lss o h tucu e u d rr r l t e r q a e wa are u .T a u ai g r s ls, t l
i cu i g t e d ma e e o u in p o e s o o e w l a d f o lb,v r x d s l c me t t — i o u v s a a h a n l d n h a g v l t r c s f c r — a n o r sa o l l et i a e n i h s r c re ,b s s e r e p me t y l
tme h so u v s,a d fo rd s lc me ta ge e v lp u v s a l s t neg e p n e lw ft e wh l t cu e i — itr c r e y n lo ip a e n n l n eo e c r e s wela he e r y r s o s a o h o e sr t r u

核心筒+钢框架

核心筒+钢框架

核心筒+钢框架

核心筒+钢框架

钢筋混凝土核心筒―钢框架结构中,砼芯筒主要用于抵抗水平侧力。由于材料特点造

成两种构件截面差异较大,钢筋混凝土核心筒的抗侧向刚度远远大于钢框架,随着楼层增加,核心筒承担作用于建筑物上的水平荷载比重越大。钢框架部分主要是承担竖向荷载及

少部分水平荷载,随着楼层增加,钢框架承担作用于建筑物上的水平荷载比重越小,由于

钢材强度高,可以有效减少柱体截面,增加建筑使用面积。过于增强核心筒刚度而形成弱

钢框架结构体系,会造成在强震作用下,混凝土墙体开裂,结构整体抗侧向刚度迅速下降,而钢框架结构部分承担水平荷载的比重迅速增加,超越钢框架承载能力,脱离结构设计人

员设计预想,其破坏是很严重的甚至倒塌。在美国这种结构体系被认为是不适宜用于地震

区高层建筑的,因为已有工程曾经发生过在地震中倒塌的实例;日本整个国家处于高烈度

地区,这种结构体系受到很大限制,若建造45米以上的钢筋混凝土核心筒―钢框架结构,需严格审批做针对性研究,谨慎实施。从两国的态度上来看,在高烈度地震区采用这种形

式需三思。抛开地震影响,如果建筑物的水平作用主要是风荷载的话,由于混凝土剪力墙

的存在,该结构体系可以有效地控制风荷载作用下的顺风向和横风向最大加速度,较纯钢

框架结构容易满足层间位移限制要求,在结构造价上也可获得很好的经济效益。回到抗震

设计上,我国高层规范里要求:钢框架-钢筋混凝土筒体结构各层框架柱所承担的地震剪

力不应小于结构底部总剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的较小值。与

之对应的混凝土框架-剪力墙结构的要求:各层框架柱所承担的地震剪力不应小于结构底

钢框架-钢筋混凝土核心简结构的动力弹塑性分析

钢框架-钢筋混凝土核心简结构的动力弹塑性分析
. ( 0 广场 ) 11 、高雄 国 际广场 大厦 、北京 L 大 厦 ,均 采 2 1材 料本 构关 系模 型 G 用 了混合 结构 体系 , 这种 结构 体系越 来越 受到 结构 工
钢材 采 百度文库 A A U B Q S软件 中提供 等 向弹 塑性 模 型 ,
o M s屈服 准 则 ,这种 模 型 多用于 模拟 金 S 程 师 的青 睐 。 高层 建筑 混凝 土 结构技术 规程 》。 出 《 [给 满足 V n i e ] 了混合结 构体 系 的定义 ,上海 市工程 建设 规范 《 高层 属 材料 的弹 塑 性性 能 。用 连 接给 定 数 据 点 的一 系 列
家 标 准 ( 程 ) 因此 , 对 这 类 结 构 的受 力 性 能 , 规 ,
混 凝 土 的损伤 响应 由两个 单轴 损 伤 系数 、
的研究 更为 少见 ,目前 还没 有专 门针对 混合 结构 的 国 来 衡 量 ,它 们 是 塑 性 应 变 、 温 度 和 场变 量 的 函数 :
1 前 言
究 ,研 究 了这 类 结 构 体 系在 地 震 作用 下 的 混凝 土 损
我 国超 高层 建筑 传 统地采 用 钢筋 混 凝 土结 构体 伤 机 制 和 框架 与 核 心 筒之 间 的剪 力分 配 等 , 本 文 的 系 ,而钢 一 混凝 土混 合结构 在我 国超 高层建筑 中应用 研 究成 果 可 为 同类 研 究 提 供 参考 。 只 是近十 年才兴 起 的 。 一 钢 混凝 土混 合结构 体 系融合 2 有 限 元模 型 的建 立 AAU B Q S由美 国 H S公 司开发 ,以其优 异 的非线 K 了钢 结构 体系 和混 凝土 结构 体系 的优 点 ,承 载 力高 、 并且 具 延性 好 、 形 能力 强,从 而具 有较强 的抗 风和 抗震 能 性计 算能 力 以及 强大 的二 次开发 功 能而著称 , 变 它 力 ,并且 具有 较好 的综 合经 济效益 [ 。 目前落 成 的 有丰 富 的单元库 和材料 模 型 。 具有强 大 的工程计 算 1 ] 其 赛格 广场 大 厦 、香 港 中环东 北大 楼 、长江 中心 大厦 、 仿真模 拟 能力 , 解决 问题 的范 围从相 对简单 的线 性 上 海 金茂 大 厦 、深 圳 地 王大 厦 、 台北 国际金 融 中心 分析 到许 多 复杂 的非线 性 问题 。

型钢混凝土框架-混凝土核心筒某高层办公楼动力弹塑性分析

型钢混凝土框架-混凝土核心筒某高层办公楼动力弹塑性分析

h i g l I — r i s e o f i f c e b u i l d i n g
J /y 0 r I g
( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g. ’ 口 n U n i v e r s i t y f o A r c h i t e c t u r a l
的设
高层结构的抗震 设计 至关重要 ,随着 计算机硬 件 的发展 对
计方法 ,在 2 0 1 0规范 中,对性能设计 提出 了具体 的量化 可操作方 法。在 罕遇 地震下 ,结 构 薄弱层 的非线 性分析 方 法主要有静力弹 塑性 和动力 弹塑性 分析 两种 ,其 中静 力弹 塑性分析概念 清 晰、操 作 简单 ,但是 不能 反映结 构正式 的 动力特性 。动力弹 塑性分 析虽然 能很 好 的模 拟结 构真 实 的
h a s g o t t e n f a s Ⅱ y d e v e l o p .H i S h— i r s e s t r u c t u r e s e i s m i c d e s i g n i s
v i t a l ,wh i l e wi t h t h e d e v e l o p me n t o f c o mp u t e r h a r d wa r e, d y -
动力过程 , 但操 作 复杂 ,且分 析时 间较长 。随着计 算机 硬 件的发展对高层建 筑采 用动力 弹塑 性时程 分析 已经成 为结 构分析的必要 手段 。本文 以某超 限高层 办公 楼为 例 ,对结
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型钢框架混凝土核心筒和钢框架支撑核心筒结构弹塑性时程分析

第十届中日建筑结构技术交流会南京

型钢框架一混凝土核心简和钢框架一支撑核心

简 结构弹塑性时程分析

王斌张翠强吕西林

同济大学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

AbstraCt

Currently noIllinear time llistory amlySis of seismic analysis of mgh-rise buildings

has b een widely use 也

but itS amlysis methodS still rleed deVel 叩ment and improVement . Sino-Japanese S 饥Jctural

Engine 甜ng Con6毒rence decided to iIlitiate a nonlinear time histo 呵analysis conlpmtive study in 20 l 2,and

t11en organized eight corplofatio 璐at home and abroad for the same case study .In this paper ,the two cases ,

steel reinf .orced coIlcrete 丘arr 圮-concrete tIl_be smlcture and steel 台arIle-braced n|be s 仃uctllre ,were analyzed based on

so 胁are NosaCAD20 l 0 and Midas Building respectiVely .The nonliTlear time 11istoD ,analysis with

7孕ound

motio 璐、Ⅳas 训ed

out under me rarely ear 廿1quake with inteIlsit),8.The def .0丌】[】ation and damage

deVel 叩ment

of the s 虮lctllre we 陀stlldied . Key 帅rds Hybrid stru 【c 咖; noIllinear ti 眦llisto 巧amlysis ;

s eisIIlic perf .0nmnce

1引言

2012年中日建筑结构技术交流会中日双方研究决定进行中日高层建筑结构弹塑性时程的算例对 比分析活动,组织了国内外8家单位对相同案例进行分析比较【l 】。本文针对此次分析活动中2个案例: 钢框架.混凝土核心筒和钢框架.支撑核心筒结构,分别采用NosaCAD2010和Midas Building

有限元分 析程序建立整体结构模型。其中压弯构件采用纤维模型,梁采用塑性铰模型,支撑采用塑性

铰模型, 墙体采用非线性平板壳单元,以反映构件非线性复杂受力情况。通过8度罕遇烈度下7条地震输入的 弹塑性时程分析,研究了该案例结构的变形和破坏情况,探讨了弹塑性时程分析在实际工程中的应用 要点。

第一部分:型钢框架一混凝土核心筒结构

2.1工程概况

钢框架.混凝土核心筒结构共32层,结构总高度129m ,平面基本尺寸为48m×48m,首层5.0m , 其它层高均为4.Om 。楼板无大开洞,形成刚性横隔板,把核心筒与外框架联系在一起。核心筒采用普 通钢筋混凝土剪力墙,外框架由型钢混凝土柱和钢梁构成的组合结构框架,标准柱距为9.6、米,矩形 型钢混凝土柱直径从基底逐渐减少并延伸至屋顶,外框架梁采用焊接H 型钢梁与柱刚接,与核心筒墙 体铰接,其典型楼层布置和立面见图l 所示。

2.2计算分析程序和主要参数

采用No 鼢CAD20lO 分析程序对该结构进行弹塑性时程分析,对该结构抗震性能和抗震机理进行

研究。

2.2.1构件有限元模型

梁柱杆单元采用三段变刚度杆单元模型,由位于中部的线弹性区段和位于杆两端的弹塑性段组成。 以受弯为主的钢梁和混凝土梁单元截面的弹塑性段弯矩一曲率骨架曲线分别采用二折线和三折线模型。 由于柱受双向弯矩作用,并到受轴力变化影响,柱单元弹塑性段采用纤维模型,钢和钢筋纤

想弹塑性的二折线模型,并考虑屈服强化。

l

l

g誊

8

上A B

8

T。‘0

(a)二层结构平面图

(b)典型结构平面图(c)整体立面图

图l型钢框架.混凝土核心筒结构典型平面布置和立面图

核心筒墙体采用平板壳模型,平板壳单元中膜单元带有旋转自由度,可以方便地与连梁相连接。

平板壳单元面外按弹性计算,仅考虑面内非线性。墙体单元中的钢筋采用弥散模式,在某一方向上

按配筋率均匀分布,钢筋的本构模型仍采用理想弹塑性模型。混凝土本构模型采用单轴等效应力.应

变关系模型,单轴等效应力一应变关系滞回曲线与纤维模型中的混凝土本构模型相同,但考虑正交方

向上应力状态对强度的影响。混凝土开裂模型采用分布裂缝模式。采用单轴等效混凝土材料模型的板

壳单元,可反映墙体的开裂、压碎、配筋应力.应变状态等非线性情况。

整体结构计算模型由杆单元和壳单元组成,杆单元用于梁柱构件,壳单元用于建立筒体和楼板结构,楼板采用弹性楼板假定。

2.2.2结构构件材料与强度

进行弹塑性分析时,混凝土材料取平均值,钢筋和型钢采用标准值,具体分析材料参数如表1所不。

表1结构构件材料及强度

抗压强度,MPa抗拉强度/MPa 构件材料

标准值平均值标准值平均值28一顶层墙柱、18~顶层梁板C3020.128.0 2.0l2.80

2l~27层墙柱、1~17层梁板C4026.8 36.12.39 3.22 12~20层墙柱C5032.4 42.9 2.64 3.50

l~11层墙柱C6038.5 46.6 2.85 3.7l

钢梁、型钢Q345345345

钢筋HRB400400400

2.2.3阻尼模型

在结构动力分析中使用最多的是瑞利(Raylei曲)阻尼假定,本文中时程分析中也采用瑞利阻尼,大震分析时阻尼比取为0.05。

采用瑞利阻尼假定时,欲求得质量阻尼常数。[和刚度阻尼常数口,必须先确定两个频率对应的阻尼比,而这两个频率的不同取法,将影响阻尼比曲线的形状,使得结构不同振型对应的阻尼比发生变化。本文中取T】和0.25T1对应的阻尼比来确定阻尼常数a和卢。

2.2.4结构整体计算模型

NosacAD整体结构计算模型如图2所示。该模型中包含14592个节点,17060个单元,其中框架杆单元3904个,四边形平板壳单元12924个,三角形平板壳单元232个。

图2结构整体计算模型

3动力特性分析

进行弹塑性时程分析前,先进行结构模态分析,并与ETABS的分析结果进行了对比,以确定结构计算模型质量、弹性刚度的准确性。

表2给出了NoSaCAD和E1:ABS分析求得的结构前6阶自振周期及振型的描述。

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