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樁筏基礎的案例

基礎的三維數值模擬(3D Modeling of Piled Raft Foundation)---Part 1
1 引言 樁筏基礎(Piled Raft Foundation)是高層建筑普遍使用的基礎型式,因此樁筏基礎的受力以及沉降分析一直是樁基礎領域的研究課題,研究者們試圖尋求可靠的方法分析和預測樁筏基礎在載荷作用下的應力和變形。早期的研究大都基于現場試驗和簡化的彈性解給出建議,隨著巖土工程數值模擬技術的發展,現在能夠更全面地考慮樁筏基礎的受力特性,包括土的塑性變形(可以使用復雜的本構模型)以及--土之間的相互作用。可以使用任何一種成熟的數值模擬軟件進行樁筏基礎分析,例如基于有限元(有限體積)法的FLAC3D, Plaxis, GTS NX,RS3或者基于p-y曲線的Group。本文展示了一個使用有限元進行樁筏基礎三維模擬的全過程,計劃分三部分完成。在Part 1,首先對樁筏基礎的研究作了簡要回顧,因為這些研究可以部分地檢驗數值模擬的結果是否合理,然后討論了項目的施工步驟(模擬步驟)設置、地下水設置以及地基土的材料屬性,側重理解模擬思路。 2 文獻回顧 這個文獻回顧沒有參考外部文獻,僅從GeotechSet數據集中提取了相關數據,一個詳細的總結保存在文件Piled Raft Foundation.txt中,下面對這個總結作簡要概括。 Hooper(1979), Cooke(1986), Leung and Radhakrishnan(1985) 進行了現場實測研究,觀察所承受載荷的比例; Kuwabara(1989)提出了一個在均質土中樁筏基礎的彈性解; Clancy and Randolph(1993) 提出了一種樁筏基礎的近似分析方法,用來評估地基的整體剛度以及的負載比例使用數值模擬方法;Yamashita(1998),Chow(2001), Prakoso(2001) 分別提出了不同的簡化方法分析了樁筏基礎
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基于ABAQUS的地下室基礎抗沖切精細有限元分析
工程概況 本項目位移地鐵旁,由于地鐵隧道要求,結構地下室基礎邊必須與地鐵邊線保持足夠的安全距離,因此結構的板在靠近地鐵一側不能挑出太大。這使得上部結構的最外側框架柱距離板邊界距離不滿足構造要求.設計時,通過牛腿將上部框架柱與下部地下室外墻連在一起,共同分擔上部結構傳來的豎向荷載,如圖1所示。采用ABAQUS軟件對樁筏基礎進行小震及等效中、大震作用下的有限分析,驗證該處理方式的安全性,分析不考慮土的有利作用,計算結果偏安全。 圖1 樁筏基礎布置圖 2 有限元模型 圖2 樁筏基礎有限元分析模型 根據圖1的結構樁筏基礎布置圖,分析模型取矩形虛線范圍內3個柱范圍基礎為研究對象,模型平面尺寸為27mX9m。在ABAUQS軟件中建立有限元模型,模型如圖2所示,為排除邊界約束的影響,有限元分析結果以中間柱板為準。 2.1 混凝土及型鋼單元 混凝土及型鋼單元采用C3D4實體單元,中心區混凝土材料本構采用ABAQUS提供的損傷塑性(Concrete Damage Plasticity)模型,如圖3所示,考慮混凝土受壓和受拉損傷,材料參數根據《混凝土結構設計規范》取值。其余范圍混凝土采用彈性模型,僅考慮材料剛度對分析區域的影響,不考慮該部分混凝土進入塑性。其中,樁基及板混凝土材料C40,框架柱混凝土材料C60。 型鋼鋼管采用彈性模型,材料Q345。 圖3 ABAQUS混凝土損傷塑性模型 參考上海現代建筑設計(集團)有限公司技術中心編著的《動力彈塑性時程分析技術在建筑結構設計中的應用》,混凝土損傷程度可用混凝土損傷系數dc表征。C40混凝土損傷程度與對應的dc值關系如表1所示。
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優秀的布方式--變剛度調平
圖16 上海中心大廈位平面圖 圖17 上海中心大廈基樁長度示意 上海中心大廈采用了大直徑超長灌注,有別于金茂大廈(420 m)、上海環球金融中心(492 m)所采用的鋼管,持力層選擇層⑨2粉砂,因其土性較佳、承載力高、土質相對較均、持力層厚度有保證,但是鉆孔灌注鉆孔過程需要穿越相對厚的粉土和砂層,施工的成孔能力和鉆孔的質量是有必要進行多方面試驗的,因此通過現場試驗證成可行性及承載力取值,試載荷試驗加載至極限,采用分布式光纖量測樁身應變,同時為研究上海軟土地區大直徑超長灌注承載特性及荷載傳遞機理提供了有價值的數據,為上海軟土地區600 m超高層建筑首次采用灌注提供指導和技術支持。 上海中心變基樁剛度調平設計概要 北京中國尊大廈實例:樁筏基礎設計過程中,應用土與結構相互作用原理,將主塔樓與其相鄰裙房作為一個整體進行研究與分析,遵循差異沉降控制與協調的設計準則合理選擇端持力層并優化設計樁長、樁徑和間距,樁筏協同作用三維數值分析與樁筏基礎設計緊密結合,應用 PLAXIS 和 ZSOIL 數值分析軟件進行了地基土--板-地下結構協同作用的精細計算分析,詳見文[16](孫宏偉,常為華,宮貞超,王媛. 中國尊大廈樁筏協同作用計算與設計分析[J] . 建筑結構,2014(20):第109~114頁)和《巖土工程進展與實踐案例選編》案例文獻:北京Z15地塊超高層建筑樁筏的數值計算與分析。 圖18 北京中國尊大廈樁筏協力基礎示意 圖19 北京中國尊大廈樁筏協力基礎平面 北京中國尊大廈基礎聯合變調平設計的構想與技術思路如圖20所示。主塔樓為樁筏基礎,其兩側的純地下室部分采用天然地基。
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ANSYS基于VC++6.0的二次開發ANSYS基于VC++6.0的二次開發與 相互作用分析在ANSYS中的實
本文首次利用ANSYS軟件的二次開發功能,以VC++6.0為工具,運用APDL語言,對ANSYS進行二次開發,編制框筒結構-樁筏基礎-土相互作用體系與地震反應分析程序。 2 程序杓頗勘? 針對某一實際工程問題,ANSYS所提供的APDL語言可對ANSYS軟件進行封裝。APDL語言即ANSYS軟件提供的參數化設計語言,它的全稱是ANSYS Parametric Design Language。 使用APDL語言可以更加有效地進行分析計算,可以輕松地進行自動化工作(循環、分支、宏等結構),而且,它是一種高效的參數化建模手段。使用APDL語言進行封裝的系統可以只要求操作人員輸入前處理參數,然后自動運行ANSYS進行求解。但完全用APDL編寫的宏還存在弱點。比如用APDL語言較難控制程序的進程,雖然它提供了循環語句和條件判斷語句,但總的來說還是難以用來編寫結構清晰的程序。它雖然提供了參數的界面輸入,但功能還不是太強,交互性不夠流暢。針對這種情況,本文用VC++6.0開發框筒結構-樁筏基礎-土相互作用有限元分析程序(簡稱LWS程序)。 本程序設計目標是利用VC++6.0對ANSYS進行封裝。用VC++6.0對ANSYS模擬框筒結構-樁筏基礎-土相互作用進行二次開發,用戶只需輸入諸如地震波、計算時間步長、阻尼比等物理性能參數等,系統就能自動調用ANSYS計算程序,自動進行網格劃分、地震動加載以及自動求解。該系統由于前臺開發友好、方便、易用的人機交互界面,對復雜的、難于理解和掌握的ANSYS命令流進行后臺封裝,因此,程序設計可讓即使從未認真學習過ANSYS軟件的工程設計人員也能很好地借助本系統進行結構抗震性能有限元分析,具有較強的處理實際問題能力。 用戶輸入計算參數,即可調用后臺的ANSYS命令進行計算,ANSYS把計算結果返回給用戶,進行后處理。
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樁筏基礎圖1
ANSYS基于VC++6.0的二次開發與相互作用分析在ANSYS中的實現
本文首次利用ANSYS軟件的二次開發功能,以VC++6.0為工具,運用APDL語言,對ANSYS進行二次開發,編制框筒結構-樁筏基礎-土相互作用體系與地震反應分析程序。 2 程序設計目標 針對某一實際工程問題,ANSYS所提供的APDL語言可對ANSYS軟件進行封裝。APDL語言即ANSYS軟件提供的參數化設計語言,它的全稱是ANSYS Parametric Design Language。 使用APDL語言可以更加有效地進行分析計算,可以輕松地進行自動化工作(循環、分支、宏等結構),而且,它是一種高效的參數化建模手段。使用APDL語言進行封裝的系統可以只要求操作人員輸入前處理參數,然后自動運行ANSYS進行求解。但完全用APDL編寫的宏還存在弱點。比如用APDL語言較難控制程序的進程,雖然它提供了循環語句和條件判斷語句,但總的來說還是難以用來編寫結構清晰的程序。它雖然提供了參數的界面輸入,但功能還不是太強,交互性不夠流暢。針對這種情況,本文用VC++6.0開發框筒結構-樁筏基礎-土相互作用有限元分析程序(簡稱LWS程序)。 本程序設計目標是利用VC++6.0對ANSYS進行封裝。用VC++6.0對ANSYS模擬框筒結構-樁筏基礎-土相互作用進行二次開發,用戶只需輸入諸如地震波、計算時間步長、阻尼比等物理性能參數等,系統就能自動調用ANSYS計算程序,自動進行網格劃分、地震動加載以及自動求解。該系統由于前臺開發友好、方便、易用的人機交互界面,對復雜的、難于理解和掌握的ANSYS命令流進行后臺封裝,因此,程序設計可讓即使從未認真學習過ANSYS軟件的工程設計人員也能很好地借助本系統進行結構抗震性能有限元分析,具有較強的處理實際問題能力。 用戶輸入計算參數,即可調用后臺的ANSYS命令進行計算,ANSYS把計算結果返回給用戶,進行后處理。
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新規之下,基坑驗槽怎么驗?
? 遇下列情況之一時,可不進行輕型動力觸探: 1)承壓水頭可能高于基坑底面標高,觸探可造成冒水涌砂時; 2)基礎持力層為礫石層或卵石層,且基底以下礫石層或卵石層厚度大于1m時; 3)基礎持力層為均勻、密實砂層,且基底以下厚度大于1.5m時。 2 地基處理工程驗槽 ? 對于換填地基、強夯地基,應現場檢查處理后的地基均勻性、密實度等檢測報告和承載力檢測資料。 ? 對于增強體復合地基,應現場檢查位、樁頭、間土情況和復合地基施工質量檢測報告。 ? 對于特殊土地基,應現場檢查處理后地基的濕陷性、地震液化、凍土保溫、膨脹土隔水、鹽漬土改良等方面的處理效果檢測資料。 3 樁基工程驗槽 ? 設計計算中考慮樁筏基礎、低承臺等間土共同作用時,應在開挖清理至設計標高后對間土進行檢驗。 ? 對人工挖孔,應在樁孔清理完畢后,對端持力層進行檢驗。對大直徑挖孔,應逐孔檢驗孔底的巖土情況。 驗槽方法 驗槽方法通常主要采用觀察法,而對于基底以下的土層不可見部位,要先輔以釬探法配合共同完成。
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做設計,地基基礎有些小問題不得不注意!
15 15、設計樁筏基礎時,應考慮布位置對板內力的影響。樁筏基礎的布置不能采取方格網布的形式,那樣只能作到總體大平衡,未能作到局部平衡,且的承載總合力與作用力重心之間的偏心會增大,對的受力不利,對板的承載力要求太高。設計上如果實在避免不了時,一定要相當程度的增大板的剛度,否則將造成板剪彎破壞,所以一定要注意作到局部平衡。
新規之下,基坑驗槽怎么驗?
? 遇下列情況之一時,可不進行輕型動力觸探: 1)承壓水頭可能高于基坑底面標高,觸探可造成冒水涌砂時; 2)基礎持力層為礫石層或卵石層,且基底以下礫石層或卵石層厚度大于1m時; 3)基礎持力層為均勻、密實砂層,且基底以下厚度大于1.5m時。 2 地基處理工程驗槽 ? 對于換填地基、強夯地基,應現場檢查處理后的地基均勻性、密實度等檢測報告和承載力檢測資料。 ? 對于增強體復合地基,應現場檢查位、樁頭、間土情況和復合地基施工質量檢測報告。 ? 對于特殊土地基,應現場檢查處理后地基的濕陷性、地震液化、凍土保溫、膨脹土隔水、鹽漬土改良等方面的處理效果檢測資料。 3 樁基工程驗槽 ? 設計計算中考慮樁筏基礎、低承臺等間土共同作用時,應在開挖清理至設計標高后對間土進行檢驗。 ? 對人工挖孔,應在樁孔清理完畢后,對端持力層進行檢驗。對大直徑挖孔,應逐孔檢驗孔底的巖土情況。 驗槽方法 驗槽方法通常主要采用觀察法,而對于基底以下的土層不可見部位,要先輔以釬探法配合共同完成。
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新規之下,基坑驗槽怎么驗?
? 遇下列情況之一時,可不進行輕型動力觸探: 1)承壓水頭可能高于基坑底面標高,觸探可造成冒水涌砂時; 2)基礎持力層為礫石層或卵石層,且基底以下礫石層或卵石層厚度大于1m時; 3)基礎持力層為均勻、密實砂層,且基底以下厚度大于1.5m時。 2 地基處理工程驗槽 ? 對于換填地基、強夯地基,應現場檢查處理后的地基均勻性、密實度等檢測報告和承載力檢測資料。 ? 對于增強體復合地基,應現場檢查位、樁頭、間土情況和復合地基施工質量檢測報告。 ? 對于特殊土地基,應現場檢查處理后地基的濕陷性、地震液化、凍土保溫、膨脹土隔水、鹽漬土改良等方面的處理效果檢測資料。 3 樁基工程驗槽 ? 設計計算中考慮樁筏基礎、低承臺等間土共同作用時,應在開挖清理至設計標高后對間土進行檢驗。 ? 對人工挖孔,應在樁孔清理完畢后,對端持力層進行檢驗。對大直徑挖孔,應逐孔檢驗孔底的巖土情況。 驗槽方法 驗槽方法通常主要采用觀察法,而對于基底以下的土層不可見部位,要先輔以釬探法配合共同完成。
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新規之下,基坑驗槽怎么驗?
? 遇下列情況之一時,可不進行輕型動力觸探: 1)承壓水頭可能高于基坑底面標高,觸探可造成冒水涌砂時; 2)基礎持力層為礫石層或卵石層,且基底以下礫石層或卵石層厚度大于1m時; 3)基礎持力層為均勻、密實砂層,且基底以下厚度大于1.5m時。 2 地基處理工程驗槽 ? 對于換填地基、強夯地基,應現場檢查處理后的地基均勻性、密實度等檢測報告和承載力檢測資料。 ? 對于增強體復合地基,應現場檢查位、樁頭、間土情況和復合地基施工質量檢測報告。 ? 對于特殊土地基,應現場檢查處理后地基的濕陷性、地震液化、凍土保溫、膨脹土隔水、鹽漬土改良等方面的處理效果檢測資料。 3 樁基工程驗槽 ? 設計計算中考慮樁筏基礎、低承臺等間土共同作用時,應在開挖清理至設計標高后對間土進行檢驗。 ? 對人工挖孔,應在樁孔清理完畢后,對端持力層進行檢驗。對大直徑挖孔,應逐孔檢驗孔底的巖土情況。 驗槽方法 驗槽方法通常主要采用觀察法,而對于基底以下的土層不可見部位,要先輔以釬探法配合共同完成。
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專家解讀:后澆帶設置相關問題分析(附近10年成功經典工程案例)
三、四標段由北京市建筑設計研究院設計,北京城建道橋建設集團和中國建筑一局施工,由7棟高層住宅、大型地下車庫等組成,均為地下3層,總建筑面積25.38萬多㎡,其中1號、4號、5號地上27層高78.75m,2號、3號樓地上28層高81.65m,6號樓地上18層高52.65m,7號樓地上19層高55.55m,地下均為3層,高層住宅采用CFG樁筏基礎,地下車庫采用天然地基基礎,按設計高層住宅最終沉降量不大于50mm,高層住宅與地下車庫之間設置沉降后澆帶,在2017年11月3日專家論證會討論決定不設置沉降后澆帶。 實例四 北京南銀大廈位于北京朝陽區三元橋東南角,主樓地上31層地下2層,采用樁基礎,西側純地下室采用天然地基,主樓與純地下室之間不設置沉降后澆帶。 實例五 北京中國尊工程位于北京CBD核心區Z15地塊,主塔樓地上108層高528m,地下7層埋深約37m,采用樁筏基礎,主樓兩側純地下室采用天然地基,設計用變剛度調平方法使主塔樓與純地下室之間差異沉降量滿足規范要求,施工期間主塔樓與純地下室基礎之間不設置沉降后澆帶。 實例六 奧雅納(北京)設計的珠海某項目1棟高層辦公樓地上46層高233.75m地下3層,1棟高層公寓和配套的多層裙房,高層及裙房均采用樁基礎,施工期間高層和裙房與純地下室之間不設置沉降后澆帶。
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樁筏基礎圖2
結構工程師如何避開設計中的86個坑
21 樁筏基礎的布置不能采取方格網布的形式,那樣只能作到總體大平衡,未能作到局部平衡,且的承載總合力與作用力重心之間的偏心會增大,對的受力不利,對板的承載力要求太高。 設計上如果實在避免不了時,一定要相當程度的增大板的剛度,否則將造成板剪彎破壞,所以一定要注意作到局部平衡。 22 當圍繞柱墻布置時,基本能保證群重心與結構重心一致。 23 當的端承力大于承載力的50%時,即為端承或摩擦端承。樁身鋼筋應有部分或全部通長。特別應注意在采用后壓漿技術時,本來是摩擦為主有可能變成端承為主。對階梯形承臺和錐形承臺,應注意抗剪計算寬度的取值。 24 預應力混凝土管樁在以下條件不應使用: ①對鋼結構和混凝土有強腐蝕性的場地。 ②存在較厚中等或嚴重液化土層的場地。 ③建筑結構無地下室(半地下室),結構高度超過28m(10層以上)的建筑。 ④建筑結構有一層地下室,結構高度超過80m(25層以上)的建筑。 ⑤端持力層為中微風化巖、強風化巖、碎卵石層,且端持力層以上土層均為淤泥質土層、淤泥層等軟弱土層。 25 預應力管樁設計應綜合考慮地質情況、建筑物荷載、層數、埋深、抗震、沉可能性、液化土層以及施工經驗等綜合考慮。雖然理論上多少層數都可以,但從實際構造、耐久性多方面考慮,24層以上應慎用。 26 豎向增強體復合地基處理(以cfg為例)適用條件。持力層經深寬修正后的承載力特征值考慮下臥層強度等,基本滿足強度要求或稍差一點(相差約20~30%),地基土較均勻,持力層土較好,可采用復合地基設計。 當強度基本滿足要求或強度不是問題,而變形難于控制,高層建筑的傾斜較難控制時,可采用復合地基方案。此時所選擇的豎向增強體旨在減小變形,防止傾斜方面發揮作用。
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樁基設計十大精髓,你知道嗎?
不是所有的的承載力都隨時間增加,一些的承載力隨時間降低。 五 樁筏基礎反力呈馬鞍型分布的解釋 根據傳統的荷載分布原則,荷載的分布是根據剛度進行分配 ,基礎中間部位的承載力低說明土對的支撐剛度降低,也就是端土的剛度降低。 原因是中間部位的間土要承受四周傳來的荷載。換一種解釋方法是,中間有限的間土不能同時給周圍的提供所要求的承載力,而靠近外側的除依靠基礎內側的土提供承載力外,還能利用靠近基礎外側的土提供承載力,而靠近基礎外側的土受內部的影響小,能比內部的土提供更多的承載力,因此外側的能承受較內部更多的荷載,也就是反力呈馬鞍型分布的原因。 另基坑開挖對間土的卸載造成間土的回彈,導致靠近基坑邊緣處剛度大,中部剛度小,更加加劇了基礎反力呈馬鞍型分布。 六 變剛調平設計原則總體思路 根據上部結構布局、荷載和地質特征,考慮相互作用效應,采取增強與弱化結合,減沉增沉結合,整體平整,實現差異沉降最小化,基礎內力最小化和資源消耗最小化。 1.根據建筑物體型、結構、荷載和地質條件,選擇樁基、復合樁基、剛性復合地基,合理布局,調整土支承剛度,使之與荷載相匹配。 2.為減小各區位應力場的相互重疊堆核心區有效剛度的削弱,土支承體布局宜做到豎向錯位或水平向拉開距離。 3.考慮土的相互作用效應,支承剛度的調整宜采用強化指數進行控制。核心區強化指數宜為1.05~1.30,外框區弱化指數宜為0.95~0.85。 4.對于主裙連體建筑,應按增強主體,弱化裙房的原則進行設計。 5.樁基的選型和端持力層的確定,應有利于應用后注漿技術,應確保單承載力有較大的調整空間。
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西歐最高的碎片大廈是如何建造的?
另外該位置上原有一座名為南華大廈的26層建筑,想要建造碎片大廈必須先將原有的建筑拆除,地下原有的樁基礎對此次新建建筑的設計造成了很大的影響。 基礎設計 出于經濟上的考慮和周邊場地的限制,工程師將南華大廈原有的進行了保留。但由于樁長僅有20m,無法滿足承載力的要求,工程師就在已有的之間打入新的,這對深達53m的樁基礎施工精度控制提出了極高的要求。柱下樁徑為1800mm,核心筒下直徑為1500mm,長度均為53米。為了優化基礎底板厚度,在3層以下地下室核心筒內部另外加了很多混凝土分隔墻以減少底板整體變形,同時減小底板跨度。最終底板厚度方案為:核心筒下3000mm,非核心筒區域1500mm,對于這個高度的建筑來說已經相對較薄。大直徑樁基荷載試驗最大加載量為3000KN,是英國目前已經實施的最大值。
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【01 黏滯阻尼器減震設計篇】建筑消能減震技術規程 JGJ 297-2013應該注意的那些點
計算分析應考慮黏滯阻尼器安裝次序的影響【3.5.3】; 考慮主軸方向和斜交方向大于15°的抗側力構件方向的水平地震作用,根據結構特點考慮雙向地震作用和豎向地震作用【4.1.1】; 選波要求參見【劃重點與簡析】建筑隔震設計標準(GB/T 51408-2021); 黏滯阻尼器的恢復力模型可采用麥克斯韋模型; 抗震驗算時,結構第i層的水平地震作用標準值的樓層剪力與第i層及以上的重力荷載代表值之比應大于樓層最小地震剪力系數【4.2.3】,即 8度和9度時建造于III、IV類場地,采用箱基、剛性較好的筏基和箱、樁筏聯合基礎的鋼筋混凝土高層消能減震結構,當結構基本自振周期處于特征周期的1.2倍~5倍范圍時,若計入地基與結構動力相互作用的影響,對剛性地基假定計算的水平地震剪力可根據高寬比進行折減,其層間變形可按折減后的樓層剪力計算【4.2.5】; 豎向地震作用應根據是否歸屬于9度高層消能減震結構、平板型網架屋蓋和跨度大于24m屋架、長懸臂和其他大跨度消能減震結構進行考慮【4.3】。 Q9消能子結構應該如何設計? 結構構件截面抗震驗算,應按現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB50011執行;當進行罕遇地震作用下的抗震驗算時,結構構件承載力抗震調整系數均應采用1.0。懸臂墻驗算和消能子結構驗算時應當關注; 為保證黏滯阻尼器能有效發揮效用,消能子結構不宜設置過剛也不宜設置過柔,目前常采用性能化設計,以損傷來校核消能子結構設計是否滿足要求。 Q10黏滯阻尼器第三方檢測比例是多少? 對黏滯消能器,抽檢數量不少于同一工程同一類型同一規格數量的20%,且不應少于2個,檢測合格率為100%,該批次產品可用于主體結構。檢測合格后,消能器若無任何損傷、力學性能仍滿足正常使用要求時,可用于主體結構【5.6.1】。 ?
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