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/共43頁第2頁/共43頁第3頁/共43頁第4頁/共43頁第5頁/共43頁工程概況 結(jié)構(gòu)總長度86.3m，寬度14.8m。結(jié)構(gòu)的高寬比為5.4左右。 8度設(shè)防，三類場地土第6頁/共43頁連接體布置 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/共43頁第8頁/共43頁第9頁/共43頁超限情況 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/共43頁針對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/共43頁針對超限采取的抗震措施3剪力墻底部加強部位（取地上1-4層）和5層頂層所有外周邊剪力墻均加強配筋構(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/共43頁針對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設(shè)計: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/共43頁針對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,樓板加強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采用型鋼混凝土梁。第14頁/共43頁針對超限采取的抗震措施7 連接體豎向地震作用計算8 對連接體按中震設(shè)計第15頁/共43頁第16頁/共43頁豎向地震分析 主要考察較高位置連接體的反

4、應 兩種方法： 反應譜 時程分析第17頁/共43頁模態(tài)分析振型振型號號周期周期（S）豎向參與豎向參與質(zhì)量質(zhì)量（）（）振動形態(tài)振動形態(tài)90.23513.22連接體豎向振動連接體豎向振動150.15426.15左側(cè)塔樓的豎向振動左側(cè)塔樓的豎向振動160.15313.95右側(cè)塔樓的豎向振動右側(cè)塔樓的豎向振動第18頁/共43頁反應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；第19頁/共43頁反應譜方法豎重比底層為6.1，上部最大為9.2；反應譜計算結(jié)果與時程分析結(jié)果比較接近；第20頁/共43頁豎向地震作用豎重比第21頁/共43頁豎向時程分析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考察整體反應時，阻尼比取0.05l考察連接體鋼結(jié)構(gòu)反應時，阻尼比取0.02第22頁/共43頁豎向時程分析結(jié)果 塔樓的豎向地震反應 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)加速度反應達到最大值 最大約為重力加速度的11%，動力系數(shù)達到2.4。第23頁/共43頁單塔模型豎向反應整體模型豎向反應第24頁/共43頁豎向時程分析結(jié)果 連接體部位加速度反應 連接體部位的豎向地震反應較大 邊榀和中榀跨中的地震加速度反應分別達到重力加速度的0.32和0

6、.33。第25頁/共43頁豎向時程分析結(jié)果 連接體部位加速度反應 最大加速度反應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較大。第26頁/共43頁連接體跨中沿樓層加速度反應第27頁/共43頁桁架下弦標高加速度反應第28頁/共43頁桁架下弦標高加速度反應第29頁/共43頁豎向時程分析結(jié)果 連體部位相對加速度反應 連體鋼結(jié)構(gòu)位于地面60m高處，相應高度處塔樓也有較大的加速度反應。 連體鋼桁架跨中相對桁架支座的加速度反應較大，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/共43頁豎向時程分析結(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/重力荷載效應重力荷載效應0.220.22Peter/重力荷載效應重力荷載效應0.200.24El-Centro/重力荷載效應重力荷載效應0.170.11平均值平均值0.200.19第31頁/共43頁豎向地震作用取值 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)豎向地震作用計算取20%的重力荷載代表值。第32頁/共43頁豎向時程分析結(jié)果 連接體位移反應 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

8、/共43頁連接體豎向地震下內(nèi)力 阻尼比取0.05 為研究阻尼比對豎向地震反應的影響，取阻尼比為0.05對連體結(jié)構(gòu)進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/共43頁連接體豎向地震下加速度反應 阻尼比取0.05第35頁/共43頁桁架下弦動力系數(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/共43頁桁架端部腹桿內(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0.150.13Peter/重力荷載效應0.100.16El-Centro/重力荷載效應0.180.15平均值/重力荷載效應0.140.15第37頁/共43頁地震模擬振動臺試驗 試驗比例 1：25 試驗加速度放大系數(shù) 2.5 試驗地震波與計算分析選用波相同 鋼桁架采用黃銅制作 三向地震波輸入第38頁/共43頁試驗模型第39頁/共43頁剪力墻端柱動力系數(shù) El-Centro波樓層動力系數(shù)臺面1.00 10層1.30 18層1.70 22層1.91 28層1.58 第40頁/共43頁結(jié)論對于連體結(jié)構(gòu)，8度抗震設(shè)防時考慮連接體的豎向地震作用是必要的。當連體位置較高時，宜采用動力時程分析方法計算連接體