某核心筒收进水瓶型超高层结构设计关键问题研究

某超高层建筑位于武汉市汉阳区一线滨江区域,整体造型为下大上小逐渐收分的水瓶型,主体结构高度249m,屋面上设51m高塔冠,地上建筑总高度300m。建筑师要求外框柱贴幕墙边布置,导致塔楼大部分柱均为斜柱,在竖向荷载作用下将对楼面体系产生水平分力,设计中通过在楼面梁设置抗拉钢筋及型钢承担水平拉力。核心筒墙体在17、43层进行了转换收进,通过合理的分析及措施,确保了墙体传力路径的合理性。对主体结构进行了风洞试验并进行了相关论证,减小了设计风荷载,节约了结构造价。对结构进行了施工模拟、收缩徐变分析、墙体有限元分析及塔冠分析,结果表明结构设计安全合理。

非对称三塔连体超高层结构连廊施工方案研究

连体超高层结构属于大型复杂结构,时变特性显著。连廊作为连接各塔楼的纽带,其施工过程对整体结构安全性的影响较大,需要对其施工方案进行研究。以某非对称三塔连体超高层结构为研究对象,建立了该结构的数值模型。采用整体提升法和悬臂拼接法作为连廊的施工方案,分别进行了有限元计算,研究了不同施工方案下塔楼的竖向变形、连廊处各塔楼间的变形差、塔楼与连廊连接处单元的内力。结果表明:2种施工方案均不影响连体结构整体施工阶段的竖向变形规律。相较于整体提升法,悬臂拼接法将导致在连廊施工期间及竣工时刻塔楼结构产生更大的竖向变形、连廊处标高差及连廊连接处单元内力。整体提升法更适合本文研究对象的连廊施工。

近远场地震作用下超高层结构多元联合易损性分析

目的研究考虑不确定性和相关性的近远场地震作用下超高层结构抗震能力,提出超高层结构多元联合易损性分析方法。方法建立并验证了某超高层结构鱼骨模型,选取相关性最强的两个最优强度参数进行多元概率地震需求分析,建立强度参数与工程需求参数间的对数线性关系,基于最小信息化准则和贝叶斯信息准则判别最优Copula函数。结果采用最优Copula函数与蒙特卡洛模拟方法,生成了结构多元联合地震易损性曲面,量化了考虑不确定性和相关性的近远场地震作用下超高层结构抗震能力。结论近场地震动对超高层结构破坏能力较大,未来超高层抗震设计和评估不能忽视近场地震动影响。

某超高层结构伸臂桁架在罕遇地震下的抗震性能分析

为了解伸臂桁架在罕遇地震下的耗能情况,以某8度区框架-核心筒-伸臂桁架超高层结构为研究对象,采用最小二乘加权调幅法选取7条地震波,基于Perform-3D弹塑性分析软件分析罕遇地震工况下各构件的塑性耗能。结果表明:连梁和伸臂桁架的塑性耗能总量相对均衡,平均占总耗能的73%。随着地震输入能量的增大,伸臂桁架的耗能比例呈上升趋势,从7.4%增加至30%,而连梁的耗能比例呈下降趋势,从75%减小至34%。伸臂桁架耗能的增加减小了连梁的损坏,验证了可将伸臂桁架视为超高层结构“结构保险丝”的观点。研究结果可为优化伸臂桁架性能,推动优化后的伸臂桁架在实际工程中的应用提供理论参考。

临沂金水湾二期超高层结构设计

临沂金水湾二期超高层项目结构高度153.3m,属于高震区超高层超限结构,地上结构采用钢管混凝土框架⁃钢筋混凝土核心筒混合结构,塔楼外框柱均倾斜布置以满足建筑外立面的变化。采用YJK和ETABS两种软件对主塔楼结构进行了弹性分析,并采用PERFORM⁃3D软件进行了动力弹塑性分析。从结构体系、性能设计等方面对超高层结构设计进行了简要论述,并对梭形超高层建筑的斜柱设计要点、环带桁架、底层分叉柱以及结构动力弹塑性四个方面进行了详细分析、介绍,最后给出了上述要点的计算结论和构造建议。

杭州星创城综合体项目塔楼A超高层结构抗震性能化设计

杭州星创城综合体项目塔楼A地上45层、地下2层,结构高194.3m,结构形式为圆形钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒,结构同时存在扭转不规则、楼板开洞等情况。为了实现结构预定的抗震性能目标,首先对可选的两种结构体系方案进行了优化比选,并通过设缝、优化层高解决了结构的平面、立面规则性问题。然后,采用YJK和MIDAS Gen两种计算软件对塔楼A进行了多遇地震作用下的弹性比较计算和时程分析,并通过性能设计和罕遇地震动力弹塑性时程分析,对结构在设防地震和罕遇地震作用下的响应进行了进一步的研究。最后,根据上述分析计算结果对结构的关键部位及薄弱部位采取了有针对性的加强措施。分析结果表明:整体结构及结构构件有良好的抗震性能,能满足设定的抗震性能化设计目标,结构安全可靠。

大底盘塔楼偏置超高层结构分析与设计

某项目为大底盘塔楼偏置的超高层建筑,存在高度超限、扭转不规则、楼板不连续、竖向收进、转换、跃层柱、塔楼偏置等多个不规则项。采用多种程序对其进行了反应谱分析、弹性时程分析、抗震性能分析、弹塑性分析、跃层柱稳定分析、楼板应力分析以及舒适度分析,计算结果可以满足规范要求。针对小偏拉剪力墙、跃层柱、转换柱等关键构件采取有效的加强措施,以保证其在地震作用下具有良好的抗震性能。

高烈度地区超高层结构方案研究

针对高烈度地区超高层建筑的结构方案,以西安市万博商业综合中心项目中的250m超高层建筑酒店为例。在方案阶段,依据不同结构体系在安全性、适用性以及经济性上的对比,最终采用型钢混凝土柱+钢梁+混凝土核心筒+伸臂桁架作为本项目的主要结构体系。在深化设计阶段,对比在超高层建筑中采用传统结构体系,即框架-核心筒+伸臂桁架结构体系,和框架-核心筒+伸臂桁架+消能减震结构(防屈曲约束支撑)体系这两种结构体系的整体指标和结构受力分析结果,并且研究了在超高层建筑中不同楼层设置伸臂桁架的部位对结构整体指标和结构受力的影响,最终确定了采用消能减震结构的结构体系作为合理的结构方案。采用抗震性能化设计,对结构进行大震弹塑性时程分析,验证了框架-核心筒+伸臂桁架+消能减震结构体系的抗震性能。通过对高烈度区超高层结构方案的对比研究,使结构方案更加安全、合理。

中信城市广场三期B地块办公楼超高层结构设计

中信城市广场三期B地块办公楼主塔采用密柱框架-核心筒+环带桁架混合结构体系,针对此密柱网混合结构体系的结构特点和性能目标要求进行了抗震性能化设计并分类归纳总结,提出一系列结构加强措施。通过增设适宜刚度的环带桁架加强层从而增强外框架刚度;加强层楼板采用钢梁+钢水平撑+钢筋桁架楼承板以可靠传递加强层外框架与核心筒间的剪力;分叉斜柱角度控制在10°范围以内,采用型钢混凝土节点设计;通过设置钢框梁连接墙肢内嵌型钢暗柱形成整体墙内约束型钢边框可以进一步有效地提高底部和加强层核心筒的延性与增强组合结构整体承载能力。分析结果表明:通过各项措施后结构满足设计要求,整体性能安全可靠。

中信城市广场三期B地块办公楼超高层结构设计关键问题分析

中信城市广场三期B地块办公楼主塔采用密柱框架-核心筒+环带桁架混合结构体系,分析了楼板和外框柱剪力传递及斜柱引起水平力对整体结构的影响、环带桁架加强层的传力机理、抽柱转换节点和分叉柱节点受力。当楼板刚度分别取100%弹性刚度、50%弹性刚度、25%弹性刚度和刚性楼板时,分别验证了结构小震弹性、中震不屈服、大震不屈服的扭转承载力,对于此外框柱螺旋布置形式,应增强结构的抗扭转承载力;分叉斜柱的倾斜角度控制在10°范围以内较合适且采用型钢混凝土节点设计。

采用黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构模型振动台试验研究

黏滞阻尼伸臂桁架兼具高效耗能和“有限刚度”加强层的特点,可提高结构的抗震性能,尤其适用于高烈度区超高层结构抗震设计。中国国际丝路中心塔楼建筑高度498m,是目前全球最高的采用黏滞阻尼伸臂桁架的高层建筑,为验证其抗震性能和减震措施的有效性,进行了1∶40的缩尺模型振动台试验研究。本文介绍了模型设计、试验过程及主要现象。试验测试了结构在8度小震、8度中震、8度大震地震波输入下的动力响应,包括结构自振特性、动力放大系数、楼层位移、层间位移角、损伤发展及阻尼器耗能等。将主要试验结果与有限元分析结果进行了对比,总体上吻合程度较好,可互为验证。试验及分析结果表明:结构设计合理,采取的减震措施有效,结构整体抗震性能满足规范及预定的抗震性能目标要求;黏滞阻尼伸臂桁架产生的附加阻尼比随地震作用强度增加而降低,并且随主体结构进入弹塑性后进一步降低。根据试验结果对结构设计提出了相应的建议,揭示的阻尼比变化规律可供类似项目设计参考。

超高层结构施工垂直运输方案技术研究

基于工程实际,对超高层结构施工过程中,因结构整体平面面积小而导致的垂直运输困难的问题进行了研究。通过在不同施工阶段使用不同塔吊,并充分利用有限空间对施工升降机的布置进行及时调整,顺利完成了施工。总结的经验可为类似项目提供参考。

某风荷载控制超高层结构的方案优化设计

位于深圳市的某超高层办公楼地上54层,结构高度约217m,平面呈扁长形。风荷载作用下短边方向的层间位移角接近规范限值,结构设计主要由风荷载控制。本项目采用抗侧刚度和经济性较好的钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。为提高建筑品质,基于结构构件截面最优化目标,从抗侧力体系与楼面框架梁截面两方面展开优化分析。在抗侧体系优化方面,从受力性能和综合经济性角度进行分析,确定采用框架-核心筒+伸臂桁架结构方案,并通过敏感性分析确定最优化的伸臂桁架布置位置。在楼面框架梁截面优化方面,分析了型钢混凝土梁和竖向加腋混凝土梁两种方案的优化效率;并通过考虑混凝土徐变收缩影响的施工模拟分析,进一步降低框架柱和核心筒之间的竖向变形差产生的附加弯矩。通过上述系列措施及配合高强钢筋应用,实现楼面框架梁设计的经济合理。最后利用SAUSAGE软件对优化后的结构方案进行动力弹塑性时程分析,验证该方案结构在大震作用下具有的良好抗震性能。

招商银行总部大厦核心筒偏置超高层结构设计与关键技术研究

招商银行总部大厦是一栋387m高的超高层建筑,采用框架-偏心筒-环带桁架-伸臂桁架结构体系,核心筒偏置于建筑北侧,设5个伸臂桁架加强层。采用合理设计核心筒剪力墙厚度、增设环带桁架等措施,减小了核心筒偏置对结构的不利影响。在伸臂桁架中通过设置屈曲约束支撑(BRB),提高了整体结构的抗震性能。利用屋顶水箱设置调谐液体阻尼器(TLD),减轻了结构风振效应。大跨楼盖跨中增设钢次梁,减小了楼盖人致振动加速度。同时展开了结构整体稳定性、墙体受拉应力控制、长期荷载下的水平位移控制等多项研究,确保了该核心筒偏置的超高层结构的安全,所采取的设计方法和措施可供同类工程参考。

中国通信服务智慧产业研发基地主塔楼超高层结构设计

中国通信服务智慧产业研发基地主塔楼属于B级高度超限高层建筑,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,结构平面规则,竖向刚度无明显突变。首先作了项目介绍和结构布置,给出了超限情况及针对超限情况的对策措施,并提供了风荷载及地震作用下的整体指标关键结果,抗震性能目标能达到高规中的C级要求。结构关键部位(如变形缝、穿层柱、斜柱部位等)的也作了重点计算分析,并给出具体的加强措施。分析结果表明,主塔楼结构安全可靠,整体结构及关键构件均能满足设计规范要求。

商丘金融中心超高层结构分析与设计

商丘金融中心由两幢36层169.3m高南、北双子座菱形塔楼及三层裙房组成,塔楼结构高度156.1m,属于非标准体型超高层结构。通过风洞试验结果与规范取值对比,得到了合适的风荷载取值;参考安评数据与规范数据,包络确定地震动参数;根据塔楼的结构超限情况,合理设定抗震性能目标。通过对结构在多遇地震、设防地震及罕遇地震下采取相应不同的抗震分析方法,计算判断结构安全性,找出结构薄弱部位并采取相应的加强措施,提高结构的抗震性能。

某超高层结构三种风振控制方法的对比研究

以某超高层结构的风振控制为研究对象,阐述了风荷载的动力特性,利用改进的自回归模型模拟了X和Y两个方向的脉动风荷载时程,针对该工程的自身特点提出了设置粘滞阻尼器和调频质量阻尼器(Ⅱ)、设置粘滞阻尼器(Ⅲ)、设置调频质量阻尼器(Ⅳ)的三种减振控制方案。在10年、50年和100年一遇三种风振作用下,对该工程进行了不同风振方向和不同控制方案下的风振控制动力分析。对比分析了不同方案下的控制效果,结果表明控制方案Ⅱ、Ⅲ具有大量耗散风振输入能量、有效衰减结构动力响应、降低风振作用下结构层加速度和层间侧移沿高度方向突变的能力,可减小结构顶层位移和加速度响应的最大幅度分别为33%和51.4%,证明了所提控制方案对于抑制结构风致振动、提高结构安全和舒适使用性能的可行性和有效性。最后依据分析结果对超高层结构体系风振控制的分析与设计提出了建议。

基于简化模型的超高层结构传感器优化布置

对于自由度较多的超高层结构,传感器优化布置时应考虑多阶模态振型。由于存在空间耦合振动,根据振型质量参与系数难以准确选择出结构弱轴方向的高阶振型。基于等效刚度参数识别法,本文提出了一种将有限元模型沿弱轴方向先简化为等效串联多自由度体系,然后根据简化结构的物理参数来计算弱轴方向振型矩阵的方法,有效地解决了这一问题。以某超高层结构为例,根据计算得到的系统振型矩阵,首先由其转置的列主元QR分解得到传感器的初始布置方案,然后以模态置信度(MAC)矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积算法逐步增加可降低此初始布置MAC非对角元的结构自由度,并考虑经济性因素,最终确定出了传感器的布置方案。

超高层结构竖向变形及差异问题分析与处理

依据欧洲规范EC2关于混凝土弹性模量变化、徐变和收缩的规定,考虑施工顺序加载、混凝土徐变收缩、竖向构件压应力差异、施工过程中构件长度的调整等因素,结合屋顶高381m的南京紫峰大厦超高层结构,分析计算了超高层结构中组合柱与芯筒剪力墙的竖向变形及差异。结果表明,结构封顶后半年时,结构中部的型钢混凝土组合柱会产生最大80mm左右的竖向变形,芯筒剪力墙会产生最大70mm左右的竖向变形;组合柱与芯筒墙的最大竖向变形差可达12mm左右,发生在结构中部偏上。合理安排施工顺序可以使得竖向构件变形差在伸臂桁架中产生的内力较小。

耗能减振层对某超高层结构的减振控制研究

以某288 m超高层框架-核心筒结构的减振控制为研究对象,针对该工程的自身特点提出了设置非线性粘滞阻尼器、铅粘弹性阻尼器耗能减振层的六种控制方案。在10年一遇风振作用下,利用改进的自回归AR模型模拟了结构Y方向的脉动风荷载时程,并对该结构进行了不同控制方案下的风振控制研究,同时针对该结构进行了7°小震和中震作用下的阻尼减震控制研究。对比分析了不同控制方案下耗能减振层对结构地震与风振作用的减振效果,结果表明本文提出的六种控制方案不仅能有效抑制结构的风致振动,显著改善结构的风振舒适度,对结构顶层峰值加速度响应的最大降幅达40%,而且还能提高结构在地震作用下的可靠性,进一步证明了耗能减振层对于超高层结构抗风与抗震的有效性和可行性,提出了风振与地震作用下设置耗能减振层超高层结构的分析与设计建议。