连体结构竖向地震作用研究PPT课件

1、工程概况 北京某工程，连体结构， 28层，高度80.30m，连体部分跨度31.2m； 自 23层 ( 63.14m )至28层(80.30m) ，两侧塔楼通过连接体相连，成为一体； 主体结构为钢筋混凝土剪力墙结构，连体部分采用钢结构；第1页/共43页第2页/共43页第3页/共43页第4页/共43页第5页/共43页工程概况 结构总长度86.3m，宽度14.8m。结构的高宽比为5.4左右。 8度设防，三类场地土第6页/共43页连接体布置 连接体钢结构最下部为5.7m高的三榀钢桁架，钢桁架上部为3层钢框架结构，层高3.827m。 上下弦和竖杆采用方钢管，V形斜撑采用H型钢 连接体结构顶层的钢梁采用方

2、钢管。第7页/共43页第8页/共43页第9页/共43页超限情况 位置较高，跨度较大的连体结构 连接体与塔楼有局部错层 主体塔楼为钢筋混凝土结构，连接体为钢结构第10页/共43页针对超限采取的抗震措施1通过调整两侧塔楼结构布置以使其体型、平面和刚度接近。2连接体结构两侧剪力墙采用带端柱的剪力墙，端柱尺寸为1m1m,端柱从连接体下部第5层（第17层）起配置型钢。第11页/共43页针对超限采取的抗震措施3剪力墙底部加强部位（取地上1-4层）和5层顶层所有外周边剪力墙均加强配筋构造，水平和竖向分布钢筋的配筋率不小于0.3%，在此范围的剪力墙墙肢均设置约束边缘构件，约束边缘构件纵向配筋率取1.2%，配箍

3、率取1.2%。第12页/共43页针对超限采取的抗震措施4 连接体结构两侧的两道横向剪力墙按特一级设计:剪力墙分布筋配筋率取0.78%，剪力墙墙肢端部设置约束边缘构件，约束边缘构件纵向配筋率取1.5%，剪力墙端柱纵向配筋率取2.5%，配箍率均取1.5%。第13页/共43页针对超限采取的抗震措施5 连接体钢桁架上下弦楼板及屋面板加强,楼板加强范围延伸至连接体两侧各一跨的范围 ；6 连接体两侧与桁架上下弦及顶层相邻梁加强采用型钢混凝土梁。第14页/共43页针对超限采取的抗震措施7 连接体竖向地震作用计算8 对连接体按中震设计第15页/共43页第16页/共43页竖向地震分析 主要考察较高位置连接体的反

4、应 两种方法： 反应谱 时程分析第17页/共43页模态分析振型振型号号周期周期（S）竖向参与竖向参与质量质量（）（）振动形态振动形态90.23513.22连接体竖向振动连接体竖向振动150.15426.15左侧塔楼的竖向振动左侧塔楼的竖向振动160.15313.95右侧塔楼的竖向振动右侧塔楼的竖向振动第18页/共43页反应谱方法竖向地震影响系数的最大值取水平值的65；阻尼比取0.05；振型数取前40个；第19页/共43页反应谱方法竖重比底层为6.1，上部最大为9.2；反应谱计算结果与时程分析结果比较接近；第20页/共43页竖向地震作用竖重比第21页/共43页竖向时程分析l选用3条地震波，分别为

5、El-Centro波竖向分量、Peter波竖向分量及三类场地人工波Artificiall竖向地震波输入加速度幅值取45.5cm/S2l考察整体反应时，阻尼比取0.05l考察连接体钢结构反应时，阻尼比取0.02第22页/共43页竖向时程分析结果 塔楼的竖向地震反应 结构竖向地震力与重力荷载的比值沿结构高度逐渐增加 在顶部几层，结构加速度反应达到最大值 最大约为重力加速度的11%，动力系数达到2.4。第23页/共43页单塔模型竖向反应整体模型竖向反应第24页/共43页竖向时程分析结果 连接体部位加速度反应 连接体部位的竖向地震反应较大 边榀和中榀跨中的地震加速度反应分别达到重力加速度的0.32和0

6、.33。第25页/共43页竖向时程分析结果 连接体部位加速度反应 最大加速度反应在连接体部位大致呈三角形分布；连体跨中的地震加速度反应较大。第26页/共43页连接体跨中沿楼层加速度反应第27页/共43页桁架下弦标高加速度反应第28页/共43页桁架下弦标高加速度反应第29页/共43页竖向时程分析结果 连体部位相对加速度反应 连体钢结构位于地面60m高处，相应高度处塔楼也有较大的加速度反应。 连体钢桁架跨中相对桁架支座的加速度反应较大，边榀和中榀在三条地震波作用下的平均值比较接近，为重力加速度的0.3倍和0.27倍。第30页/共43页竖向时程分析结果 桁架端部腹杆内力地震波地震波边榀轴力边榀轴力中

7、榀轴力中榀轴力Artificial/重力荷载效应重力荷载效应0.220.22Peter/重力荷载效应重力荷载效应0.200.24El-Centro/重力荷载效应重力荷载效应0.170.11平均值平均值0.200.19第31页/共43页竖向地震作用取值 连接体受力最大部位为桁架端部受压腹杆 本工程连接体结构竖向地震作用计算取20%的重力荷载代表值。第32页/共43页竖向时程分析结果 连接体位移反应 连接体边榀和中榀桁架跨中竖向地震作用下最大位移约为5mm，为跨度的1/6240，为重力荷载代表值作用的15%； 从竖向地震作用对连接体位移的影响看，竖向地震作用取20的重力荷载代表值是合理的。第33页

8、/共43页连接体竖向地震下内力 阻尼比取0.05 为研究阻尼比对竖向地震反应的影响，取阻尼比为0.05对连体结构进行了竖向地震作用分析。 结构阻尼比增加，地震作用有所降低，其中受力最大的中榀桁架端部腹杆时程分析的平均轴力与重力荷载作用下轴力的比值为0.14。第34页/共43页连接体竖向地震下加速度反应 阻尼比取0.05第35页/共43页桁架下弦动力系数 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页/共43页桁架端部腹杆内力 阻尼比取0.05地震波中榀轴力边榀轴力（kN）（kN）Artificial/重力荷载效应0.150.13Peter/重力荷载效应0.100.16El-Centro/重力荷载效应0.180.15平均值/重力荷载效应0.140.15第37页/共43页地震模拟振动台试验 试验比例 1：25 试验加速度放大系数 2.5 试验地震波与计算分析选用波相同 钢桁架采用黄铜制作 三向地震波输入第38页/共43页试验模型第39页/共43页剪力墙端柱动力系数 El-Centro波楼层动力系数台面1.00 10层1.30 18层1.70 22层1.91 28层1.58 第40页/共43页结论对于连体结构，8度抗震设防时考虑连接体的竖向地震作用是必要的。当连体位置较高时，宜采用动力时程分析方法计算连接体