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框架—BRB体系教学楼抗震性能分析柳晓博;孟凡涛;阮兴群;张玉明【摘要】框架结构抗震性能的改善程度是框架结构优化设计的重要内容,设置BRB 是改善框架结构抗震性能的重要途径.文章以高烈度区一栋BRB体系的框架结构教学楼为例,采用有限元软件ETABS建立三维弹塑性分析模型,并对其进行动力弹塑性分析,研究其结构的抗震性能.结果表明:罕遇地震下主体结构的弹塑性层间位移角＜1/50;主体结构框架梁柱出现的塑性铰的状态基本处于承载力不致严重降低的水平,主体结构的变形指标满足抗震性能的要求;BRB在罕遇地震下能有效发挥屈服耗能作用,其滞回曲线较为饱满,能够起到抑制结构在罕遇地震下变形的作用.【期刊名称】《山东建筑大学学报》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】6页(P33-38)【关键词】框架—BRB体系;抗震性能;动力弹塑性分析;罕遇地震【作者】柳晓博;孟凡涛;阮兴群;张玉明【作者单位】山东华科规划建筑设计有限公司,山东聊城252000;山东华科规划建筑设计有限公司,山东聊城252000;山东华科规划建筑设计有限公司,山东聊城252000;山东华科规划建筑设计有限公司,山东聊城252000【正文语种】中文【中图分类】TU318;TU3520 引言消能减震技术［1］是在结构的某些部位设置消能减震器，利用其耗散结构变形造成的振动能量，使得建筑结构在地震作用下的反应明显减弱的技术。
目前此项技术在美国、日本得到了广泛应用。
Constantinou等对设置阻尼器的结构进行了深入细致的分析［2］。
李爱群对国内外消能减震技术的应用进行了详细的介绍，对推动国内消能减震技术的发展起到了引领与推动作用［3］。
自 GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》［4］中吸收消能减震技术以后，此项技术在国内取得了长足的发展。
JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》［5］的颁布实施，标志着国内消能减震技术的蓬勃发展和日趋完善［6－11］。
©C OMPUTERS AND S TRUCTURES , I NC ., 2003 年10月概述应用本程序进行剪力墙设计时，当用户选定设计规范为中国2002规范时，设计的过程和一系列参数选择等细节将遵循中国2002规范执行。
本技术手册列出了中国2002规范中剪力墙设计部分所涉及的不同参数的意义。
剪力墙结构设计是基于用户自定义和特定荷载组合的。
程序提供了一套默认的中国2002规范荷载组合，它们可以满足大部分结构形式的需要。
更多信息可以参见本技术手册剪力墙结构设计中国2002规范荷载组合。
与混凝土框架结构设计类似，程序也提供了是否按抗震设计结构的选择，按照中国2002规范“三水准两阶段”的设计原则，提供了《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）所使用的地震反应谱。
并且按中国2002规范所使用的抗震等级设计方法，提供了剪力墙及连梁结构单元抗震等级的选择，而且同一结构中不同剪力墙及连梁单元可选择不同的抗震等级，这方面更多信息可参见本技术手册混凝土框架结构设计部分混凝土框架结构设计中国2002规范地震荷载信息。
程序根据中国2002规范（包括《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)等）对剪力墙肢及连梁分别进行了抗弯和抗剪设计，更多信息参见本技术手册剪力墙结构设计中国2002规范墙肢抗弯设计、剪力墙结构设计中国2002规范墙肢抗剪设计、剪力墙结构设计中国2002规范连梁承载力设计。
根据本程序的特点，程序提供了中国2002规范剪力墙结构设计参数选择和覆盖项设置，更多信息参见本技术手册剪力墙结构设计中国2002规范参数选择和覆盖项。
本技术手册还提供了中国2002规范剪力墙结构设计输入、输出摘要说明，它们分别在剪力墙结构设计中国2002规范输入收据和剪力墙结构设计中国2002规范输出细节。
前言由于工程结构的日益复杂性和计算机软件技术的发展，结构分析与设计软件成为结构工程师的最重要的工具之一。
当前国内的结构设计软件以国产软件为主，国外的更为先进的结构设计软件由于不能完全符合中国规范的相关规定，很大程度上是作为超高超限的高层建筑结构的对比分析软件来使用。
随着中国加入WTO，越来越多的外国设计公司将进入中国市场，同时我们的设计单位也将逐步参与国际性的设计竞争，所以了解和使用国外的设计规范对中国的设计人员来讲也十分重要。
从2003年开始，我国的建筑结构工程设计将全部采用新的国家规范，所有相关的建筑结构计算与设计软件也必须满足新规范的要求，不能满足新规范的软件将不能继续使用。
ETABS是由美国CSI公司开发研制的房屋建筑结构分析与设计软件，ETABS涵括美国、英国、欧洲、加拿大、新西兰和其他国家和地区以及中国的最新结构规范，可以完成绝大部分国家和地区的结构工程设计工作。
ETABS在全世界100多个国家和地区销售，超过10万的工程师在用它来进行结构分析和设计工作。
中国建筑标准设计研究所同美国CSI公司展开全面合作，已将中国设计规范全面地贯入到ETABS中，现已推出完全符合中国规范的ETABS 中文版软件。
除了ETABS，他们还正在共同开发和推广SAP2000（通用有限元分析软件）、SAFE（基础和楼板设计软件）等业界公认的技术领先软件的中英文版本，并进行相应的规范贯入工作。
此举将为中国的工程设计人员提供优质服务，提高我国的工程设计整体水平，同时也引入国外的设计规范供我国的设计和科研人员使用和参考研究，在工程设计领域逐步与发达国家接轨，具有战略性的意义。
ETABS简介ETABS已有近三十年的发展历史，是美国乃至全球公认的高层结构计算程序，在世界范围内广泛应用，是房屋建筑结构分析与设计软件的业界标准。
为世界上主要的标志性建筑所采用，该软件也被数以千计的教育机构作为研究和教育工具。
ETABS集成了大部分国家和地区的现有结构设计规范，她已经将美国、加拿大、欧洲规范和中国规范纳入其中，可以完成绝大部分国家和地区的结构工程设计工作。
型钢混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究摘要近年来，我国经济总量迅速增长，建筑技术水平不断提高。
随着城市人口数量剧增，为了缓解城市建设用地紧张，大量城市均已建成或正在建设数百米高的建筑。
混合结构体系在这一背景下应运而生。
混合结构兼具钢结构与混凝土结构的优点，能够充分发挥型钢与混凝土两种材料的特性，在抗震性能及建筑适用性方面具有无可比拟的优势。
混合结构作为一种新兴的建筑结构体系，虽然已经被国内外大量高层建筑采用，但是在实际应用过程中仍然存在一些问题，这些问题的存在限制了混合结构体系的推广应用。
目前的研究主要集中在型钢混凝土柱-钢(钢筋混凝土)梁节点抗震性能上，对于能够简化型钢混凝土梁柱节点施工工序的新型梁柱节点构造形式研究较少。
梁柱节点是结构的关键部位，受力复杂，其性能直接关系到整体结构的抗震性能。
我国现有规范及实际工程中，梁柱节点均采用节点核心区水平箍筋穿过梁型钢腹板孔洞的构造形式，但是在实际施工过程中，水平箍筋弯钩难以穿过梁型钢腹板孔洞，这给施工工序及质量保证带来了难题及隐患。
本文通过改进现有型钢混凝土梁柱节点构造形式，在规范规定的节点构造形式的基础上，提出了两种梁柱正交及一种梁柱斜交的改进型节点构造形式。
将一种普通节点形式(SRCJ-01)、三种新型的节点形式(SRCJ-02，SRCJ-03，SRCJ-04)以及同尺寸、同配筋的钢筋混凝土梁柱节点(RCJ)制作试件，进行低周反复荷载作用下的拟静力试验，研究其抗震性能。
根据试验现象及量测的数据，对比了各节点形式在低周反复荷载作用下的破坏形态、极限承载力、强度退化规律、滞回特性、耗能性能及关键部位应变分布等。
对比结果表明：各试件均发生了梁端塑性铰破坏，节点核心区保持完好，证明了“强柱弱梁强节点”的设计原则的正确性；型钢混凝土梁柱节点的承载力、延性、耗能能力等方面均明显优于钢筋混凝土节点；采用U形箍筋的SRCJ-02的极限承载力和抗震性能均优于SRCJ-01，这证明了使用U形箍筋替代闭合箍筋的构造形式是合理可行的；腹板开矩形孔的SRCJ-03在承载力方面略有不足，但是其等效粘滞阻尼比系数均大于其他试件，证明了其具有良好的耗能性能；梁柱斜交的SRCJ-04的极限承载力优于其他试件，延性处于其他试件之间，证明了该梁柱斜交节点构造形式是合理的。
简单且强大的用户界面ETABS 2013 提供单个用户界面来执行：建模、分析、设计、详图、报告。
模型浏览器快速访问对象、属性和对话框。
在同一模型中进行不同材料重力和侧向荷载的分析和设计。
模型窗口和视图的数量无限制。
模型浏览器属性的定义、复制和更改拖放指定到模型显示和设置默认显示保存和恢复用户定义的显示查看详图视图和图纸打印和导出图纸和视图分析模型视图高精度地查看和处理分析模型。
自动生成每个轴线的平面和立面视图。
定义用户视图和切割面来方便地查看和处理复杂模型。
实际模型视图快速切换分析模型和实际模型视图平滑阴影清晰显示墙的交接可以查看插入点、局部坐标转动和几何尺寸通过构件类型、材料、截面属性、层或组来隐藏、选择和查看硬件加速图形卡支持Direct X硬件加速图形卡漫游浏览模型ETABS 建模功能建模模板选择模板来快速开始新模型.模型定义：轴网和轴线间距、层、默认结构系统截面、默认楼板和托板截面、均布荷载(恒与活)轴网系统轴网系统包括：o笛卡尔o圆柱o一般轴网直接绘制轴线。
每个轴网系统可以具有自己独立的原点和转角。
智能捕捉设置多步捕捉增量。
智能确定：交点、延伸、平行、垂直。
在分析绘制模式中，绘制帮助工具也能显示实际拉伸。
3D、平面和立面视图在每个轴线自动生成平面和立面箭头按钮可以快速在轴线间浏览模型在当前工作的平面或立面以3D视图的透视面来显示建筑视图选项在特定视图中仅显示想要看见的那些构件不同的窗口可以显示不同的建筑构件视图使得可以方便地处理和控制模型展开立面沿轴线的立面沿条带的展开立面在立面视图中编辑和指定建筑临摹导入建筑DXF/DWG作为背景,层颜色导入,临摹图纸来生成ETABS 2013结构对象,右键点击来转换追踪线为ETABS 2013结构对象,可以直接对导入的背景使用捕捉功能。
交互式表格数据编辑所有ETABS 2013数据可以通过停靠式表单来进行查看和编辑允许用户使用表格来定义模型的一部分或整个模型剖分工具自动化网格生成o网格控制的大量选项o将总是生成四边形子单元用户完全控制网格如何生成Reshaper工具可以用来重新划分网格和控制网格尺寸基于轴线、基于所选线、基于对象交点或所选节点来进行网格生成面表面荷载可以单向或双向分布模型对象自动转换为内部分析所用的单元。
型钢混凝土剪力墙的抗震性能研究
型钢混凝土剪力墙的抗震性能研究
型钢混凝土剪力墙(亦称为SRC剪力墙)是一种新型的剪力墙,其抗弯承载力、抗剪承载力及延性均好于普通剪力墙.本文简要总结了近年来国内外关于型钢混凝土剪力墙抗震研究的成果.在此基础上,进行了较高轴压比下内藏钢桁架混凝土组合高剪力墙的抗震性能试验研究.试验研究表明,内藏钢桁架的存在明显改善了高轴压比下型钢混凝土高剪力墙的抗震性能.
作者：曹万林范燕飞张建伟王新杰王志惠宋义平 FAN Yanfei CAO Wanlin ZHANG Jianwei WANG Xinjie WANG Zhihui SONG Yiping 作者单位：北京工业大学,建筑工程学院,北京,100022 刊名：地震工程与工程振动ISTIC PKU 英文刊名：JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION 年，卷(期)：2007 27(2) 分类号：P315.97 TU375 关键词：型钢混凝土剪力墙内藏钢桁架轴压比抗震性能。
第１８卷第６期２０２０年１２月水利与建筑工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１８Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２０２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０２０．０６．０２５收稿日期：２０２０ ０８ ０９ 修稿日期：２０２０ ０９ ０１基金项目：国家自然科学基金青年项目（５１４０８２２３）；国家自然科学基金面上项目（５１６７９０９１；５１９７９１０９）作者简介：程学斌（１９９５—），男，江西上饶人，硕士研究生，研究方向为工程结构抗震。
Ｅ ｍａｉｌ：ｌｂｊｃｈｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：马 颖（１９８２—），女，河南郑州人，博士，硕士生导师，主要从事水工、桥梁等工程结构抗震研究工作。
Ｅ ｍａｉｌ：ｍａｙｉｎｇ１９８２０８＠１６３．ｃｏｍ基于ＡＢＡＱＵＳ的钢筋混凝土柱抗震数值模拟分析程学斌，马 颖，袁子淇（华北水利水电大学水利学院，河南郑州４５００４５）摘 要：为了研究ＡＢＡＱＵＳ软件中实体单元和纤维梁单元在不同破坏模式下（ＲＣ）柱滞回性能数值模拟的适用性，从美国ＰＥＥＲ数据库中收集了９根钢筋混凝土矩形截面柱的拟静力试验数据，柱试件分别发生了弯曲、弯剪或剪切不同模式的破坏。
在ＡＢＡＱＵＳ中分别建立柱试件的实体单元模型和纤维梁单元模型并进行往复荷载作用下ＲＣ柱滞回性能的数值模拟，将模拟结果与试验数据进行了对比分析。
结果表明：对于弯曲破坏ＲＣ柱，适合采用纤维梁单元模拟，而对于弯剪破坏和剪切破坏ＲＣ柱，基于实体单元的模拟结果与试验结果更为接近；纤维梁单元能够更准确地模拟ＲＣ柱滞回曲线的捏拢效应。
关键词：钢筋混凝土柱；ＡＢＡＱＵＳ；实体单元；纤维梁单元；滞回性能中图分类号：ＴＵ３７５．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１４４（２０２０）０６—０１４６—０７ＳｅｉｓｍｉｃＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＣｏｌｕｍｎｓＢａｓｅｄｏｎＡＢＡＱＵＳＣＨＥＮＧＸｕｅｂｉｎ，ＭＡＹｉｎｇ，ＹＵＡＮＺｉｑｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅ’ｎａｎ４５００４５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＲＣｃｏｌｕｍｎｓｗｉｔｈｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｉｎＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ．Ｔｈｅｐｓｅｕｄｏ ｓｔａｔｉｃｔｅｓｔｄａｔａｏｆ９ｒｅ ｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｓｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅＰＥＥＲｄａｔａｂａｓｅｉｎｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ．Ｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｆａｉｌｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｓｏｆｆｌｅｘｕｒｅ，ｆｌｅｘｕｒｅ ｓｈｅａｒｏｒｓｈｅａｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｃｅｔｅｓｔｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＡＢＡＱＵＳｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＲＣｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇｌｏａｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｏｒｆｌｅｘｕｒｅｆａｉｌｕｒｅＲＣｃｏｌｕｍｎｓ，ｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｓｕｉｔａｂｌｅ，ｗｈｉｌｅｆｏｒｆｌｅｘｕｒｅ ｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅａｎｄｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅＲＣｃｏｌｕｍｎｓ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｃａｎｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｉｎｃｈｅｆｆｅｃｔｏｆＲＣｃｏｌｕｍｎｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｃｕｒｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓ；ＡＢＡＱＵＳ；ｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔ；ｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔ；ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 在地震作用下，钢筋混凝土柱作为水工、桥梁、房屋等结构的主要竖向承重与水平抗力构件，承载着整个结构的竖向荷载和由地震引起的水平荷载。
建筑设计基于ETABS软件平台的型钢混凝土框架)钢筋混凝土剪力墙结构协同抗震性能研究王道星1王宝卿2(1西安建筑科技大学土木工程学院710055西安)(2陕西省建筑科学研究院710082西安)摘要:由型钢混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两种结构组合而成的结构,外框架的刚度较小,弹性极限变形值和延性系数却较大;内筒RC剪力墙以及竖向支撑RC柱刚度大,弹性极奶变形值和延性系数却较小。
整个结构在经反复的水平地震作用下,墙体或坚向支撑很快就超越自身的较小弹性极限变形值,外框架尚未充分发挥其自身的水平抗力,而RC墙体出现裂缝。
本文列举某型钢混凝土框架一钢筋混凝土剪力墙结构,地上46层,地面以上高度151.8米,建筑沿高度方向不连续,其中一层至五层为裙楼,五层以上为塔楼核心筒,结构采用三重结构体系抵抗分别由型钢混凝土柱,钢筋混凝土核心筒结构以及构成核心筒和型钢混凝土柱之间相互作用的伸臂桁架构成。
通过ETABS有限元分析软件建立模型,提出型钢混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙/协同抗震/的抗震概念设计。
对于型钢混凝土框架一钢筋混凝土剪力墙结构,应该提高核心筒剪力墙的延性,使抗侧刚度和结构延性更好的匹配,达到外框架和内筒有效的协同抗震。
关键词:型钢混凝土框架)))钢筋混凝土剪力墙结构;协同抗震;结构延性1引言型钢混凝土框架一钢筋混凝土剪力墙结构具有强度高、刚度大以及良好的延性及耗能性能,有SRC 构件组成的结构具有良好的抗震能力。
因此这种结构特别适用于地震区,尤其在设防烈度在8度以上地区的高层及超高层,更具有优越性。
型钢混凝土框架一钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的经济性,其抗风、抗震性能也较好,在我国高层建筑中已得到较广泛的应用。
鉴于型钢混凝土结构的速发展,人们对这种结构的抗震性能更加关注,有不少疑虑已成为需要继续加以研究解决的问题,包括:抗侧刚度和结构延性的如何更好匹配,在抗震设计中如何降低核心筒钢筋混凝土墙的剪切破坏,迫使抗震墙先于剪切出现弯曲屈服。
本文根据以往在型钢混凝土结构的试验基础上,基于ETABS软件讨论这种结构的破坏模式外框架和内筒协同抗震情况,有效发挥核心筒和外框架的二道抗震防线。
初步讨论这种结构的抗侧力刚度和结构延性的匹配问题,提高核心筒剪力墙的延性,使抗侧刚度和结构延性更好的匹配,达到外框架和内筒有效的协同抗震,并在进行抗震设计方面提出一些建议。
2ETABS计算模型2.1模型概况图1型钢混凝土框架)))钢筋混凝土剪力墙结构模型全景这是一幛以办公为主,集商贸,宾馆以及其他公共设施于一体的大型超高层建筑。
主体结构为框架一筒体结构,裙楼为框架结构,地下3层,地上46层,地面以上高度204米。
层高分别为:一层至四层4.5米、五层6米,五层为转换层,五层以上层高3.3米,其中一层至五层为裙楼。
框架柱采用型钢混凝土;内筒为钢筋混凝土剪力墙。
其中混凝土强度等级;地下三层至十一层为C40,十二层至二十层为C50,二十一层至二十五层为C45,二十六层至三十层为C40,三十一层至四十层为C35,四十一层以上为C30。
图2裙楼结构平面图图3标准层结构平面图表1主要设计参数结构安全等级抗震设防分类基本风压KN/m2基本雪压KN/m2地面粗糙度抗震设防烈度场地土类别设计地震分组二丙0.90C7二一结构安全等级为二级,抗震设防烈度7度,场地土类别二类。
金融中心结构设计以国家和地方现行设计规范为依据,结构采用型钢与混凝土的混合结构,结构体系的主要特点有:(1)采用三重结构体系抵抗分别由型钢混凝土柱,钢筋混凝土核心筒结构以及构成核心筒和型钢混凝土柱之间相互作用的伸臂桁架构成。
(2)结构沿高度方向不连续,其中一层至五层为裙楼,五层以上为塔楼核心筒。
2.2计算模型2.2.1各构件定义说明在ETABS中,已经提供了若干种中国规范类型的混凝土材料和钢材料。
也可以定义工字钢截面。
材料特性都是线弹性。
ETABS还提供了三种楼板单元: DECK、PLANK、SLAB和一种墙单元WALL.在ETABS 中把楼板、墙都抽象为面对象,它们的基础模型是壳。
因此墙肢使用壳元来模拟。
也就是对于竖直的壳,程序以墙肢进行处理,对于水平的壳,程序以楼板进行处理。
2.2.1材料属性定义在ETABS中定义各向同性材料,各向同性材料的性能与荷载作用的方向无关,抗剪性能与抗拉性能没有直接关系,而且不受温度变化影响。
本分析模型中,钢材和混凝土假定为各向同性材料。
各向同性材料不能直接定义剪切模量,由杨氏模量和泊松比关系进行如下计算:G=E2(1+v)其中,E为杨氏弹性模量;v为泊松比;G为剪切模量;2.2.2刚性隔板指定在ETABS中,楼板假定为刚性隔板,一个刚性隔板作为一个刚体,可以在它的平面(整体坐标XY)内平移,以及围垂直于该平面的一个轴(整体坐标轴Z 轴)旋转。
刚性隔板实际上都是对于节点之间在平面内变形的限制,刚性隔板的假定使结构体系的自由度明显降低,结构响应的输出也因此变得更为清晰。
刚性隔板约束了楼层平面只能作XY平面内的平移和旋转,因此我们就可以读取出刚性隔板的刚心位移来分析整个结构的位移情况,分析刚性隔板的扭转情况来得到整个结构的扭转效应。
2.2.2荷载工况定义表3反应谱工况数据结构与函数阻尼比振型组合方向组合0.05CQC SRSS2.3模型分析:在ETABS中,进行分析选项设置。
计算模型楼面板指定为刚性,采用板壳单元进行模拟。
核心筒钢筋剪力墙也采用板壳单元模拟。
建筑模型自由度选为全三维,分析类型选为特征向量,并且考虑P)v 效应,方法选择迭代)基于荷载组合。
荷载工况是在恒载和活载两种工况下。
根据该地区抗震设防烈度7度,场地土类别二类的要求,选ETABS中所提供的E I)Centro地地震波分析时,分别按照7度基本烈度、七度多遇烈度、七度罕遇烈度的顺序输入E I Cen-tro波。
地震波的持续时间以及比例调整由ETABS自动设置。
3结构自振特性的分析结果3.1模型变形特征图4裙楼变形剖面图在7度多遇地震和7度基本地震作用模拟试验阶段后,主要显著变形发生在裙楼以及转换层(第5层)附近,观察发现外框的型钢柱基本没有发生形变,核心筒钢筋混凝土剪力墙根部仅有很小的形变,核心筒和型钢混凝土柱灾害间相互作用的伸臂桁架有屈曲的变形物征,形变较明显,说明结构其本处于弹性工作阶段,核心筒剪力墙根部出现少量裂缝;在7度罕遇模拟试验阶段,主梁和伸臂桁架的形变比较明显。
混凝土剪力墙根部还是有形变,说明模型也没有发生明显的破坏现象,但是局部构件变形继续增大、剪力墙的裂缝有增多的迹象,结构开始处于弹塑性工作阶段。
3.2模型的动力特性用ETABS 计算了前20阶振型,计算得到的结构前3阶的振动模态分别是x 和y 方向平动。
第三阶为扭转振型。
表4 模型结构前三阶自振频率、周期和振型形态地震水准频率周期振动形态7度多遇7度基本7度罕遇2.440.409X 向平动2.950.338Y 向平动4.900.204扭转2.390.417X 向平动2.910.343Y 向平动4.730.211扭转2.300.433X 向平动2.680.372Y 向平动4.480.223扭转3.3结构的振型用ETABS 计算了前20阶的振型,结构前三阶的振型如图6所示,从结构的振型来看,底层裙楼没有明显的形变,而在转换层附近开始较显著的变化。
第一振型 第二振型 第三振型图6 结构前三阶振型模态3.4型钢混凝土框架)核心筒结构研究进展国内学者对钢混凝土框架)核心筒结构开展了研究。
中国建筑科学研究院的徐培福等进行了一个30层型钢混凝土框架)核心筒结构拟静力试验。
本次试验在静力往复水平加载下破坏结果发现筒体底部区域(一至四层)出现大量斜裂缝,根部水平开裂,最终混凝土筒体剪力墙受拉肢根部全部拉开,垂直加载方向的剪力墙产生水平裂缝,根部拉开,试验中未观察到框架梁出现屈曲现象。
图7 底部一至五层剪力墙裂缝图模型分析表明,内筒根部钢筋混凝土剪力墙延性较差,在经往复水平地震作用下,首先发生剪切破坏,比较文献[2]中的试验结果,可以发现,谋取应该在构造上加密,此乃T 型断面、I 字型断面梁截面中特定部位的概念不应超常规提出(实际上就是规范中的/剪力墙加强区0)网状钢筋或者设置斜向钢筋等措施,以提高剪力墙的抗剪/屈服强度系数0。
在文献[2]中,徐培福等对于延性及耗能能力进一步研究,计算得到结构的延性系数,得出带混凝土的剪力墙的框架)核心筒结构的延性一般,结构的抗震能力主要依靠结构具有较高的承载力,因此结构的设计应庐从提高承载力和提高延性两个方面同时着手。
参考文献[2]的研究结论,表明使抗侧刚度和结构延性更好的匹配,达到外框架和内筒有效的协同抗震。
图8 文献[2]顶点位移)基底剪力滞回曲线图9 文献[2]单圈滞回曲线4 结论通过ETABS 对型钢混凝土框架-钢筋混凝土剪力墙结构模型计算分析,得出以下结论:(1)对具有大底盘的型钢混凝土建筑,应该重点提高主楼及裙楼顶面相衔接的楼层中构件的延性。
(2)对于钢混凝土框架-钢筋混凝土剪力墙结构,应该提高核心筒剪力墙的延性,尤其是剪力墙墙肢的根部,在构造上加密网状钢筋或者设置斜向钢筋等措施,以提高剪力墙的抗剪/屈服强度系数0。
迫使先于剪切出现弯曲屈服。
(3)结构在7度多遇烈度地震作用下,结构处于弹性工作阶段;在7度基本烈度地震作用下,核心筒和型钢混凝土柱之间相互作用的伸臂桁架有屈曲的变形特征,形变较明显。
核心筒剪力墙根部出现少量裂缝,结构处于弹性工作分阶段;在7度罕遇烈度地震作用下,核心筒墙体根部出现裂缝,竖向支撑发生杆件屈曲,水平抗力逐步降低,结构的底层局部构件有开裂迹象,结构处于弹塑性工作阶段。
(4)由于结构体系中各抗力侧力构件的刚度与延性不匹配性,造成各构件不能同步地发挥水平抗力,会导致先后破坏的各个击破情况。
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