國家地震工程研究中心新建與既有樓板接合分析與設計

Yu-Cheng Lin; Ming-Chieh Chuang; Guan-Hong Lin; Pin-Pin Deng; Keh-Chyuan Tsai; Ching-Yi Tsai; An-Chien Wu; Jui-Liang Lin

doi:10.6849/SE.202303_38(1).0002

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P31 - 62

工程学 > 工程学总论
工程学 > 土木与建筑工程

DOI： 10.6849/SE

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国家地震工程研究中心新建与既有楼板接合分析与设计

Analyses and designs of the connections jointing the new steel structure and the existing RC structure in NCREE's office building extension

林昱成(Yu-Cheng Lin) ；庄明介(Ming-Chieh Chuang) ；林冠泓(Guan-Hong Lin) ；邓彬斌(Pin-Pin Deng) ；蔡克铨(Keh-Chyuan Tsai) ；蔡青宜(Ching-Yi Tsai) ；吴安杰(An-Chien Wu) ；林瑞良(Jui-Liang Lin)

结构工程； 38 卷 1 期 (2023 / 03 / 01) ， P31 - 62

繁体中文;英文 DOI： 10.6849/SE.202303_38(1).0002

国家地震工程研究中心；耐震设计；接头补强；化学锚栓；有限元素模型分析；非线性反应历时分析； seismic design ； strengthened connection ； chemical anchor ； finite element analysis ； nonlinear response history analysis

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摘要 │ 参考文献 (14) │ 国际计量

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The existing six-story office building of the National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE) was extended to thirteen-story from October 2019 to November 2020. This study presents the analysis and design of the connections jointing the existing RC structure and the new steel service core from the second to seventh floors. A steel bracket, which is welded to the steel beam bottom flange and connected to the RC column using chemical anchors, was considered as the basic design of the connection to transfer the gravity shear from the steel beam. This shear connection detail could avoid the congested reinforcing bars inside the RC beam-to-column joint, however, three alternative designs using strengthened schemes are investigated in this study. Nonlinear response history analyses (NRHAs) using PISA3D program for the NCREE's 13-story composite building were conducted in order to gain insight into the possible maximum seismic force and deformational demands on the connections. The features of dual mass centroids and dual rigid diaphragms for the second to seventh floors are incorporated into the PISA3D model. The 6DOF joint elements are utilized to represent the aforementioned bracketed connections on the interface. The axial push-pull stiffness of 100 tf/mm, computed from an Abaqus finite element model (FEM) analysis for the connections, is utilized for all the 6DOF joint elements. A total of sixteen sets of ground accelerations are utilized. NRHA results indicate that the maximum axial force and maximum in-plane rotation of the connection at the steel beam end are about 165 tf and 0.01 radian, respectively. The Abaqus FEM analyses were conducted for investigation of four connection types including the basic design and three improved designs. The FEM analysis results indicate that the beam bracket of the basic design exhibits obvious shear yielding. The uneven anchor bolt forces developed are very evident. The improved load-carry capacity and a more uniform bolt forces developed are found in the strengthened designs, such as the stiffened steel angles at the beam web and bracket with cover plate. In addition, an approximately 200×200 mm triangular region on the cover plate corner with a low stress demand is observed. Based on these connections' FEM analysis results, this study confirms that the strengthened scheme adopts double-sided stiffened steel angles at the beam web, the straight bracket with the angular cuts on the cover plates is suitable. The strengthened scheme adopted in the project not only meets the seismic demands but also allows the inspections of the anchor bolts in the future, if necessary.

参考文献 ( 14 ) 〈TOP〉

林冠泓,庄明介,蔡克铨,林瑞良(2021)。国家地震工程研究中心十三层增建大楼耐震性能分析。结构工程，36(4)，51-58。
连结：
(2004).ESR-1682 (2004), HILTI HIT RE 500 adhesive anchor systems, HILTI, Inc...
ABAQUS(2013).ABAQUS (2013), ABAQUS version 6.13 documentation, Simulia..
HILTI(2009).HILTI (2009), Anchor Fastening Technology manual, HILTI, Inc...
Lin, B.Z.,Chung, M.C.,Tsai, K.C.(2009).Object-oriented development and application of a nonlinear structural analysis framework.Advances in Engineering Software,40,66-82.

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