連體結(jié)構(gòu)豎向地震作用研究PPT課件

1、工程概況 北京某工程，連體結(jié)構(gòu)， 28層，高度80.30m，連體部分跨度31.2m； 自 23層 ( 63.14m )至28層(80.30m) ，兩側(cè)塔樓通過連接體相連，成為一體； 主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，連體部分采用鋼結(jié)構(gòu)；第1頁(yè)/共43頁(yè)第2頁(yè)/共43頁(yè)第3頁(yè)/共43頁(yè)第4頁(yè)/共43頁(yè)第5頁(yè)/共43頁(yè)工程概況 結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度86.3m，寬度14.8m。結(jié)構(gòu)的高寬比為5.4左右。 8度設(shè)防，三類場(chǎng)地土第6頁(yè)/共43頁(yè)連接體布置 連接體鋼結(jié)構(gòu)最下部為5.7m高的三榀鋼桁架，鋼桁架上部為3層鋼框架結(jié)構(gòu)，層高3.827m。 上下弦和豎桿采用方鋼管，V形斜撐采用H型鋼 連接體結(jié)構(gòu)頂層的鋼梁采用方

2、鋼管。第7頁(yè)/共43頁(yè)第8頁(yè)/共43頁(yè)第9頁(yè)/共43頁(yè)超限情況 位置較高，跨度較大的連體結(jié)構(gòu) 連接體與塔樓有局部錯(cuò)層 主體塔樓為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，連接體為鋼結(jié)構(gòu)第10頁(yè)/共43頁(yè)針對(duì)超限采取的抗震措施1通過調(diào)整兩側(cè)塔樓結(jié)構(gòu)布置以使其體型、平面和剛度接近。2連接體結(jié)構(gòu)兩側(cè)剪力墻采用帶端柱的剪力墻，端柱尺寸為1m1m,端柱從連接體下部第5層（第17層）起配置型鋼。第11頁(yè)/共43頁(yè)針對(duì)超限采取的抗震措施3剪力墻底部加強(qiáng)部位（取地上1-4層）和5層頂層所有外周邊剪力墻均加強(qiáng)配筋構(gòu)造，水平和豎向分布鋼筋的配筋率不小于0.3%，在此范圍的剪力墻墻肢均設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，約束邊緣構(gòu)件縱向配筋率取1.2%，配箍

3、率取1.2%。第12頁(yè)/共43頁(yè)針對(duì)超限采取的抗震措施4 連接體結(jié)構(gòu)兩側(cè)的兩道橫向剪力墻按特一級(jí)設(shè)計(jì):剪力墻分布筋配筋率取0.78%，剪力墻墻肢端部設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，約束邊緣構(gòu)件縱向配筋率取1.5%，剪力墻端柱縱向配筋率取2.5%，配箍率均取1.5%。第13頁(yè)/共43頁(yè)針對(duì)超限采取的抗震措施5 連接體鋼桁架上下弦樓板及屋面板加強(qiáng),樓板加強(qiáng)范圍延伸至連接體兩側(cè)各一跨的范圍 ；6 連接體兩側(cè)與桁架上下弦及頂層相鄰梁加強(qiáng)采用型鋼混凝土梁。第14頁(yè)/共43頁(yè)針對(duì)超限采取的抗震措施7 連接體豎向地震作用計(jì)算8 對(duì)連接體按中震設(shè)計(jì)第15頁(yè)/共43頁(yè)第16頁(yè)/共43頁(yè)豎向地震分析 主要考察較高位置連接體的反

4、應(yīng) 兩種方法： 反應(yīng)譜 時(shí)程分析第17頁(yè)/共43頁(yè)模態(tài)分析振型振型號(hào)號(hào)周期周期（S）豎向參與豎向參與質(zhì)量質(zhì)量（）（）振動(dòng)形態(tài)振動(dòng)形態(tài)90.23513.22連接體豎向振動(dòng)連接體豎向振動(dòng)150.15426.15左側(cè)塔樓的豎向振動(dòng)左側(cè)塔樓的豎向振動(dòng)160.15313.95右側(cè)塔樓的豎向振動(dòng)右側(cè)塔樓的豎向振動(dòng)第18頁(yè)/共43頁(yè)反應(yīng)譜方法豎向地震影響系數(shù)的最大值取水平值的65；阻尼比取0.05；振型數(shù)取前40個(gè)；第19頁(yè)/共43頁(yè)反應(yīng)譜方法豎重比底層為6.1，上部最大為9.2；反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果與時(shí)程分析結(jié)果比較接近；第20頁(yè)/共43頁(yè)豎向地震作用豎重比第21頁(yè)/共43頁(yè)豎向時(shí)程分析l選用3條地震波，分別為

5、El-Centro波豎向分量、Peter波豎向分量及三類場(chǎng)地人工波Artificiall豎向地震波輸入加速度幅值取45.5cm/S2l考察整體反應(yīng)時(shí)，阻尼比取0.05l考察連接體鋼結(jié)構(gòu)反應(yīng)時(shí)，阻尼比取0.02第22頁(yè)/共43頁(yè)豎向時(shí)程分析結(jié)果 塔樓的豎向地震反應(yīng) 結(jié)構(gòu)豎向地震力與重力荷載的比值沿結(jié)構(gòu)高度逐漸增加 在頂部幾層，結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)達(dá)到最大值 最大約為重力加速度的11%，動(dòng)力系數(shù)達(dá)到2.4。第23頁(yè)/共43頁(yè)單塔模型豎向反應(yīng)整體模型豎向反應(yīng)第24頁(yè)/共43頁(yè)豎向時(shí)程分析結(jié)果 連接體部位加速度反應(yīng) 連接體部位的豎向地震反應(yīng)較大 邊榀和中榀跨中的地震加速度反應(yīng)分別達(dá)到重力加速度的0.32和0

6、.33。第25頁(yè)/共43頁(yè)豎向時(shí)程分析結(jié)果 連接體部位加速度反應(yīng) 最大加速度反應(yīng)在連接體部位大致呈三角形分布；連體跨中的地震加速度反應(yīng)較大。第26頁(yè)/共43頁(yè)連接體跨中沿樓層加速度反應(yīng)第27頁(yè)/共43頁(yè)桁架下弦標(biāo)高加速度反應(yīng)第28頁(yè)/共43頁(yè)桁架下弦標(biāo)高加速度反應(yīng)第29頁(yè)/共43頁(yè)豎向時(shí)程分析結(jié)果 連體部位相對(duì)加速度反應(yīng) 連體鋼結(jié)構(gòu)位于地面60m高處，相應(yīng)高度處塔樓也有較大的加速度反應(yīng)。 連體鋼桁架跨中相對(duì)桁架支座的加速度反應(yīng)較大，邊榀和中榀在三條地震波作用下的平均值比較接近，為重力加速度的0.3倍和0.27倍。第30頁(yè)/共43頁(yè)豎向時(shí)程分析結(jié)果 桁架端部腹桿內(nèi)力地震波地震波邊榀軸力邊榀軸力中

7、榀軸力中榀軸力Artificial/重力荷載效應(yīng)重力荷載效應(yīng)0.220.22Peter/重力荷載效應(yīng)重力荷載效應(yīng)0.200.24El-Centro/重力荷載效應(yīng)重力荷載效應(yīng)0.170.11平均值平均值0.200.19第31頁(yè)/共43頁(yè)豎向地震作用取值 連接體受力最大部位為桁架端部受壓腹桿 本工程連接體結(jié)構(gòu)豎向地震作用計(jì)算取20%的重力荷載代表值。第32頁(yè)/共43頁(yè)豎向時(shí)程分析結(jié)果 連接體位移反應(yīng) 連接體邊榀和中榀桁架跨中豎向地震作用下最大位移約為5mm，為跨度的1/6240，為重力荷載代表值作用的15%； 從豎向地震作用對(duì)連接體位移的影響看，豎向地震作用取20的重力荷載代表值是合理的。第33頁(yè)

8、/共43頁(yè)連接體豎向地震下內(nèi)力 阻尼比取0.05 為研究阻尼比對(duì)豎向地震反應(yīng)的影響，取阻尼比為0.05對(duì)連體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了豎向地震作用分析。 結(jié)構(gòu)阻尼比增加，地震作用有所降低，其中受力最大的中榀桁架端部腹桿時(shí)程分析的平均軸力與重力荷載作用下軸力的比值為0.14。第34頁(yè)/共43頁(yè)連接體豎向地震下加速度反應(yīng) 阻尼比取0.05第35頁(yè)/共43頁(yè)桁架下弦動(dòng)力系數(shù) 阻尼比取0.05部位左支座跨中右支座平均值1.74 4.07 1.75 第36頁(yè)/共43頁(yè)桁架端部腹桿內(nèi)力 阻尼比取0.05地震波中榀軸力邊榀軸力（kN）（kN）Artificial/重力荷載效應(yīng)0.150.13Peter/重力荷載效應(yīng)0.100.16El-Centro/重力荷載效應(yīng)0.180.15平均值/重力荷載效應(yīng)0.140.15第37頁(yè)/共43頁(yè)地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 試驗(yàn)比例 1：25 試驗(yàn)加速度放大系數(shù) 2.5 試驗(yàn)地震波與計(jì)算分析選用波相同 鋼桁架采用黃銅制作 三向地震波輸入第38頁(yè)/共43頁(yè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷?9頁(yè)/共43頁(yè)剪力墻端柱動(dòng)力系數(shù) El-Centro波樓層動(dòng)力系數(shù)臺(tái)面1.00 10層1.30 18層1.70 22層1.91 28層1.58 第40頁(yè)/共43頁(yè)結(jié)論對(duì)于連體結(jié)構(gòu)，8度抗震設(shè)防時(shí)考慮連接體的豎向地震作用是必要的。當(dāng)連體位置較高時(shí)，宜采用動(dòng)力時(shí)程分析方法計(jì)算連接體