某大跨度混凝土连廊舒适度分析

以某工程大跨度混凝土连廊为例,对大跨度混凝土楼盖舒适度的校核与改善进行了分析与研究。在连廊中采用多点调频质量阻尼器(TMD)消能减振系统,对连廊在减振前后各不利工况作用下的动力时程响应进行了数值分析。结果表明:多点调频质量阻尼器消能减振系统对于大跨度混凝土楼盖竖向振动舒适度的改善具有一定效果,可以在类似大跨度混凝土楼盖结构中进行推广。

考虑杆件失稳的初始缺陷单层网壳极限承载力分析

建立了考虑失稳效应的杆件计算模型.采用正态分布随机变量描述单层网壳结构的初始几何缺陷,考虑杆件失稳效应,计算初始几何缺陷结构的极限承载力.假设初始几何缺陷单层网壳的极限承载力服从正态分布,通过非参数假设检验方法进行了验证,利用极大似然估计法推导了该正态分布均值与方差估计量的表达式.针对随机缺陷模态法无法计算出稳定的、可靠度统一的结构设计极限承载力,一致缺陷模态法不适用于非线性效应明显的结构,提出了基于统一可靠度的单层网壳结构设计极限承载力计算方法,并推导了其在一定置信水平下的误差表达式.承载极限状态下单层网壳结构部分杆件发生失稳,不考虑杆件失稳效应会高估结构承载力.

苏州中心超长异形网格屋面设计

苏州中心是目前苏州地区在建的最大商业综合体项目,其超长异形网格屋面投影面积约为35 000m2,覆盖在下部4个独立的建筑单体之上,展开长度约为630m。整个屋面结构不设置伸缩缝或抗震缝,属于超长大跨单层网格结构。不同于传统曲面的三角形网格形式,该项目采用四边形网格,在找形设计时进行了相应曲率控制。设计中采用了多种软件进行了承载力极限状态验算、正常使用极限状态验算、抗震性能设计、稳定分析及抗连续倒塌分析等。设计中还采用数值模拟与风洞试验对比以考虑风作用影响,分析了结构体型系数及风振响应。抗震设计中针对上、下结构阻尼比不同的特点,进行了多点激励与一致激励的对比,分析了结构的地震响应,并依据分析结果指导结构设计。采用的设计方法可供类似异形网格结构设计借鉴。

预应力交叉张弦钢楼梯的设计和研究

在工程设计中,随着建筑功能及造型要求的不断提高,结构形式各异的楼梯应用于工程实践中。针对某工程大跨度、大面宽的室外楼梯,采用了预应力交叉张弦钢结构的形式。结合工程实例,从结构形式、静力分析、竖向地震作用下结构响应、舒适度以及屈曲分析等方面进行了分析和设计,为今后类似的工程设计提供参考和借鉴。

基于应变的受弯与压弯钢构件抗震性能评价方法研究

在基于性能的抗震设计中,以弹塑性分析方法对构件进行抗震性能评价至关重要,而构件性能评价指标的选择与所采用的分析方法密切相关。以受弯与压弯钢构件为研究对象,对比了弹塑性分析中基于弯矩-转角、弯矩-曲率、应力-应变三种力学模型的模拟方法,并分析了与之对应的转角、曲率、应变三类评价指标的应用特点。在介绍相关试验和研究成果的基础上,对比分析了循环加载和倒塌一致性加载模式下构件变形能力的差异,同时综合考虑截面宽厚比等级和轴压比等因素,提出了基于应变指标的钢构件性能评价准则。通过平面钢框架算例,介绍了所提出的钢构件抗震性能评价方法的应用方法和特点,并与FEMA-356基于转角指标的评价方法进行了对比,两者结果表现较为一致。提出的基于应变的钢构件性能评价方法,可方便地应用于基于纤维单元的数值模型,具有较好的适用性和理论基础,对完善我国钢结构性能评价体系、进一步推广性能化设计在钢结构中的应用具有重要意义。

绵竹市体育场风荷载和风环境数值模拟分析

绵竹市体育场的屋盖结构由悬挑钢屋面和落地飘带组成,结构形式较为复杂,使得屋盖表面风荷载分布和体育场风环境明显不同于常规的体育场。文章通过计算流体力学(CFD)对该结构进行了模拟,分析了该结构在不同风向角下的风压系数分布,讨论了屋盖开缝与否对风场的影响,并对体育场行人高度处的风环境进行了模拟评估。

数字技术在自由曲面空间钢结构设计中的应用

自由曲面空间钢结构的设计需兼顾建筑形体和结构效率的影响,涉及多学科的交叉协同。文章研究总结了适用于该类结构的数字化构形与优化、专项性能数字化仿真分析和三维数字化制图等多项技术,有利于实现结构受力性能高效化、网格分布均匀化、翘曲率最优化,同时解决由于复杂多变的形态和边界条件带来的抗震、抗风和舒适度等设计难题,显著提高设计效率和出图质量。文章方法成功应用于包括苏州中心“未来之翼”钢屋面、苏州湾文化中心、苏州亨通水乐园和苏州高铁新城广场钢屋盖等多个项目,可为相关项目设计提供参考。

智慧建造技术在EPC项目中的应用策略研究

智慧建造要求建筑业走低消耗、低污染和和持续发展的道路,其最大的特点是在工程项目建造全过程中依托于信息化技术。虽然智慧建造理念上已得到较多的认同,但其理论实践仍然处于发展阶段;同时由于工程项目建设过程中各个环节信息的交流仍然存在较多障碍,智慧建造技术距离全面推广尚有一定的难度。EPC(Engineering Procurement Construction)项目是在工程建设项目中,以设计为主导,实现采购、施工、试运营等一系列全过程的交付;因此在EPC项目的基础上来切入推广智慧建造技术,难度将大大降低,并取得明显的经济效益与社会效益。

苏州国际会议酒店大跨度高位钢连廊结构设计

苏州国际会议酒店空中连廊为跨度81m、位于距地面76.1m至95m高空的大跨度高位钢结构连廊。该连廊具有受风荷载与地震作用显著、与两侧塔楼的相对运动复杂等设计难点。经多种方案对比分析,确定了连体结构采用柔性连接,连廊采用钢桁架下挂廊桥结构形式,支座布置采用铅芯橡胶支座+黏滞阻尼器的设计方案。通过连廊支座抗风与抗震设计,验证了连体结构连接方案的安全性。基于钢连廊独立模型,考虑地震作用在连廊支座处的放大效应,对连廊钢桁架的抗震性能、关键节点受力、防连续倒塌性能与楼面舒适度进行了设计复核,验证了该连廊结构方案的安全性与适用性。

参数化技术在超高层结构设计中的应用

超高层结构设计中指标往往具有相关性,通过手动调整计算模型以实现结构设计的合理性和经济性效率较低。通过Grasshopper软件平台二次开发,编制了超高层结构参数化建模模块,通过OAPI接口调用ETABS进行结构自动化分析设计,并采用遗传算法实现了专项优化设计。针对采用基本遗传算法进行结构体量大、变量多、约束条件复杂的参数化设计时计算耗时长的特点,采取多项措施对算法进行了改进,有效提高了优化效率和稳定性。以结构质量为优化目标,将框架柱与剪力墙截面尺寸作为主要设计参数对某超高层结构进行参数化设计。结果表明,优化后的超高层结构在罕遇地震作用下具有良好的抗震性能,且结构总质量明显降低,优化效果显著,验证了本文参数化技术的可行性与可靠性。

超长连体结构地震行波效应影响研究

对于空间跨度较大的结构,行波效应对其地震响应的影响不可忽略,但目前对于超长连体结构的行波效应研究较少。苏州国际会议酒店为结构总长度333m的超长连体结构,连廊与塔楼之间采用铅芯橡胶支座与黏滞阻尼器实现柔性连接。以该项目为背景,研究行波效应对该类结构地震响应的影响。首先应用了行波效应视波速的简化计算方法,给出了国内场地视波速的参考取值范围。考虑不同视波速对苏州国际会议酒店进行多点激励地震弹塑性时程分析,重点研究一致激励与多点激励下的地震剪力、位移、加速度与支座性能差异性。结果表明:多点激励下结构楼层剪力小于一致激励,其差距随视波速的降低而增大,多点激励下基底剪力最大减小15%;结构层间位移角可满足规范要求,底部楼层多点激励层间位移角大于一致激励,其差异随视波速的降低而增大;考虑行波效应时连廊扭转效应显著提高,而连廊加速度有所降低;铅芯橡胶支座侧向位移可满足设计变形需求,其在多点激励下的侧向位移大于一致激励;行波效应亦对黏滞阻尼器附加给结构的阻尼比有一定影响。

某水乐园大跨度异形网壳结构设计研究

苏州某水乐园由钢屋盖部分和跨街桁架部分组成,屋盖为大跨异形自由曲面网壳结构,长158m、跨度76m、高20m;跨街桁架部分跨度为30m。通过找形分析,在兼顾建筑造型的同时选取结构性能更优的曲面形态;钢屋盖采用单双层网壳结合的形式,在形成76m无柱大空间的基础上,保证经济性及使用功能。另外,对结构进行了一般静力分析、关键构件中震弹性分析、二阶P-Δ弹性分析、屈曲分析、双非线性稳定分析、支座位移罕遇地震时程分析以及节点有限元分析,在符合规范要求的前提下,充分保证了结构的安全。

苏州桑田岛地铁上盖超限高层结构设计分析

苏州桑田岛地铁上盖超限高层采用全框支剪力墙结构体系。简要介绍其结构特点及设计要点,并根据其超限情况,确定了结构性能设计目标及超限设计措施。详细介绍了全框支剪力墙结构体系控制指标及大底盘多塔、楼板温度应力、桩基、框支框架、转换剪力墙等关键性部位及构件的设计过程和控制性要点。分析结果表明,需要通过合理的性能化设计达到“强基础、弱上部”、“强转换、弱上部”的性能目标;箱式转换较梁式转换更适用于转换层数较高、高宽比较大的地铁上盖项目。通过合理设计,全框支剪力墙结构体系可作为适用于地铁上盖开发的一种结构体系。

钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒-黏滞阻尼墙减震结构抗震性能评价研究

钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒-黏滞阻尼墙减震结构是一种适用于超限高层的新型结构体系。以京东智慧城超高层办公楼为例,参考《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)、《建筑结构抗震性能化设计标准》(T/CECA 20024—2022)与美国FEMA-356标准,分别基于承载力与变形指标设定结构抗震性能目标,对此结构进行多遇地震水准与罕遇地震水准的抗震性能评价。分析计算结果表明,该结构满足预期的性能目标要求,最大层间位移角小于规范限值,在多遇地震水准下结构保持弹性,在罕遇地震水准下结构构件损伤分布合理,说明该结构体系具有良好的抗震性能。

宿迁京东智慧城超高层办公楼结构设计

宿迁京东智慧城超高层办公楼结构高度156.5m,具有扭转不规则、楼板不连续、塔楼偏置等不规则项,采用钢管混凝土框架-加劲钢板墙与黏滞阻尼墙组合核心筒结构体系。核心筒全高采用加劲钢板墙,大量采用黏滞阻尼墙进行消能减震。对结构进行减震分析、基于等效地震层剪力模型分析、大震弹塑性时程分析,分析结果表明:黏滞阻尼墙提供附加阻尼比,有效降低了地震作用下的结构动力响应,钢连梁发挥了塑性耗能作用,结构抗震性能满足预设目标。

宿迁京东智慧城超高层办公楼结构体系选型

宿迁京东智慧城超高层办公楼结构高度156.5m。针对塔楼结构体系制定了7种框架-核心筒结构方案,分别是混凝土结构方案、混合结构方案与5种钢结构方案,5种钢结构方案核心筒的抗侧力构件分别包含屈曲约束支撑、偏心支撑、交叉中心支撑、加劲钢板墙、黏滞阻尼墙。对7种结构在风荷载、地震作用下的整体计算指标以及工程造价进行对比。分析结果表明:中震作用下,混凝土结构方案与混合结构方案核心筒混凝土名义拉应力过大;单斜杆布置形式的屈曲约束支撑或偏心支撑核心筒,因结构侧向刚度有限,层间位移角难以满足规范要求;交叉中心支撑或加劲钢板墙均可有效提高结构抗侧刚度,加劲钢板墙延性较好,且无中心支撑循环荷载作用下的承载力退化现象;加劲钢板墙与黏滞阻尼墙组合核心筒,可为结构提供附加阻尼,降低地震动力响应与提升建筑整体品质。经技术性与经济性分析,最终结构体系采用钢管混凝土框架-加劲钢板墙与黏滞阻尼墙组合核心筒。

某“Z形”平面高层结构设计与分析

某高层酒店办公楼的平面呈现明显的“Z形”,存在组合平面、扭转不规则及跃层斜柱等不规则项,并通过大跨钢连廊与裙房相连。结合项目主要特点,详细介绍了结构设计要点,对细腰区域楼板及竖向构件、跃层斜柱等关键构件制定了相应的抗震加强措施;并通过地震作用下的整体分析计算,对结构抗震性能进行了验证,基于分析结果对薄弱部位进行了加强。分析结果表明,结构具有良好的刚度、承载力及变形耗能能力,符合规范和抗震概念设计要求。

苏州国际会议酒店主楼结构设计

苏州国际会议酒店主楼为连体结构,结构高度为91.4m,由两栋基本对称的塔楼通过跨度为81m的钢连廊连成一个整体。其中塔楼采用框架-剪力墙结构体系,钢连廊采用桁架结构体系。针对结构特点,对塔楼及连接体进行多遇地震、设防地震和罕遇地震下的分析,对比了结构单塔及整体结构的动力特性及受力性能,探讨了连接体对整体结构受力性能的影响。结合超限情况,对结构进行了性能化设计,并采取了相应的抗震措施对关键性构件进行加强。分析结果表明,结构能够达到既定的性能目标,结构体系合理可靠。针对连廊在施工和使用阶段存在的不利因素,提出了连廊整体提升、支座调平、防坠落等施工措施。

生成式参数化设计在自由曲面空间结构中的应用

自由曲面空间结构的设计需兼顾建筑形体和结构效率的影响,涉及多学科交叉协同。总结提出了针对自由曲面结构的生成式参数化设计方法,可实现在预设条件下,通过参数化控制,结合开发的改进优化算法,自动高效地生成同时满足美学表现和力学性能的曲面形态方案,并可通过定义不同约束条件,生成多方案比选。对方法的实现流程和关键技术进行了论述和总结,并通过工程设计案例论证了方法的可行性和易用性。研究表明,该方法可适用于复杂的受力和边界条件,并可根据项目特点结合专项结构分析实现多目标优化,具有较高的适用性;同时其参数化特征可有效应对项目调整变更,提升设计效率。该方法可有效帮助解决建筑与结构专业在设计过程中的学科分离矛盾,进一步提升设计质量。

苏州第二工人文化宫结构变刚度设计思考与实践

对于边界条件复杂的结构,其在施工、使用、加固与改造等过程中结构刚度将发生较大变化,故应采用变刚度的设计思想。以苏州第二工人文化宫为例,针对其不同的单体结构与不同的状态提出了相应的变刚度设计方案。苏州第二工人文化宫地上分为A区(场馆区)、B区(中庭及影剧院区)、C区(游泳馆及配套区)三个大区。A区屋面采用大跨度钢梁+轻钢屋面形式,采用常规设计方法时钢梁端部弯矩较大。采用变刚度设计方法,通过施工过程措施释放了恒载下的梁端弯矩,有效降低了焊缝、螺栓与埋件的设计需求。B区结构连接关系复杂,各单体动力特性差异较大,而中庭结构无法与其相邻建筑实现脱开设计,采用铅芯橡胶支座连接中庭与相邻单体,实现了在不同荷载工况下的变刚度设计,通高柱应力比小于设计目标,中庭屋面变形满足规范要求。C区室内游泳馆屋盖为张弦木梁结构,通过多种模型对比分析,发现考虑木撑杆蠕变效应与初始缺陷造成的刚度变化将导致屋盖结构竖向变形、木撑杆与木梁应力的增大以及钢拉索应力的减小,且初始缺陷的影响更为显著。