杭州泰格医药总部大楼结构设计与分析

杭州泰格医药总部大楼地上共6层,裙房3层,总高度为24.2m。主体为圆环形混凝土框架结构,内径约为28m,外径约为50m,外周长约310m。大楼主入口设置V型转换柱,主塔楼顶部设置大悬挑观景平台,悬挑长度约为12m。整体结构存在扭转不规则、楼板不连续、尺寸突变、竖向构件间断和穿层柱等多项不规则项。本工程通过盈建科YJK和PKPM等计算软件对整体结构进行建模分析,分别研究其在小震、中震、大震作用下的抗震性能,并运用MIDAS Gen等有限元软件分别对裙房楼板的温度应力、屋顶大悬挑观景平台的舒适度和V型转换柱关键节点的应力进行了专项分析。分析结果表明:整体结构各项计算指标均能满足相关规范要求,在地震作用下仍具有较好的承载力和延性;本工程结构抗震性能良好,能够满足预定的抗震性能目标,结构安全可靠。

软土地区某高层建筑截桩纠倾关键技术研究

软土地区截桩纠倾技术复杂,桩基通过发生刺入变形而引起建筑物回倾。以往工程往往注重定性分析和防控措施的布置,目前尚缺乏合理的计算分析理论对端阻力与刺入变形的发展进行描述,无法准确预测截桩的数量,更无法计算纠倾期间的桩基及上部结构内力变化。截桩纠倾过程中,基桩内力处于动态变化之中,不同基桩甚至同一基桩不同阶段的荷载分布差异巨大,桩周以及桩端土的应力随之处在大幅度变化之中;导致建筑物倾斜的桩基缺陷难以准确参数化。文章在常规静载荷试桩Q-S曲线基础上,通过沉降监测对Q-S曲线进行调整和修正,建立基于考虑群桩效应、桩土相互作用以及桩基缺陷的等效Q(n)-S(n)曲线,并以此构建带缺陷基础与上部结构协同作用力学模型,在成功纠倾上海某软土地区高层建筑的基础上,为软土地区高层截桩纠倾提供一种分析、设计、施工和监测反馈同步的信息化纠倾方法。

竖向质量分布对框架结构动力特性影响的研究

在框架结构动力分析中,往往是把填充墙质量集中在楼层处进行求解。文中考虑填充墙实际分布对结构自振特性的影响,通过传递矩阵法求解结构自振频率和振型,并进一步分析了高阶频率的分布规律。结果表明,与采用集中质量模型的振型叠加法相比,填充墙的竖向质量分布会对框架结构高阶频率产生很大影响;框架结构的高阶模态具有局部性和密集分组的特性;同时,竖向质量分布不均匀所产生的失谐足以影响结构振型的整体性。

竖向构件托换过程中的结构内力变化分析

既有建筑的改造、古建筑保护以及抢险救灾等工程中,经常涉及顶升、移位以及托换等特种工程技术的运用。顶升、移位等托换过程中,建筑物构件之间的连接方式和约束发生改变,在此通过分析单层刚架不同约束下的结构内力,总结了约束与内力变化之间的规律,可为建筑物改造过程的构件加强提供借鉴。

内嵌预应力杆芯组合锚杆受力性能分析

针对普通锚杆耐久性差、性价比低,预应力锚杆存在施工工艺复杂、渗水隐患大等问题,提出了一种内嵌预应力杆芯的组合锚杆。该组合锚杆通过内嵌先张法预应力杆芯,可有效控制杆身裂缝;且杆芯为工厂预制,施工阶段无须张拉,可简化施工流程,符合地下室底板防渗漏要求。依托工程实例与有限元数值分析,给出了组合锚杆的设计理论,对其进行了受力性能分析,证明了其在技术上的可行性。

考虑扭矩影响的矩形角板内力分析及配筋修正

混凝土角板两相邻边简支两相邻边固支,是最常见的楼板类型。工程上根据跨中弯矩和内支座负弯矩计算受力钢筋,简支边支座配置构造筋。基于弹性薄板小挠度理论,求解了板内弯矩和扭矩分布和两者数值关系。分析表明,在简支边角部部位,混凝土角板内力分布复杂,角部容易产生裂缝。依照现行做法,在带有简支边的角部配置构造配筋无法满足受力需要,必须配置受力钢筋。通过对比与四边固支、四边简支矩形板的内力分布差异,揭示了混凝土角板设计存在的问题,并对其合理设计提出了建议;其结论也可为边跨板设计提供参考。

内置预应力桩芯的组合抗拔桩研究

提出了一种内置预应力桩芯的组合桩,该桩型采用预制预应力桩芯提高桩身抗裂能力,通过后注浆提高桩土之间摩阻力,相比传统灌注桩可提高抗拔性能且节省材料用量。同时,通过实例计算及数值模拟,对桩芯进行了预应力损失分析,证明该桩型在技术上可行。

复杂体型高层建筑结构稳定性验算

高烈度区结构刚度一般由水平荷载控制,而在低烈度区则往往由整体稳定决定。结构侧向刚度和重力荷载是影响结构整体稳定和P-Δ效应的主要因素,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)采用刚重比作为控制指标。基于结构楼层荷载沿竖向均匀分布,规范给出了刚重比的限值指标。对于体型复杂的高层建筑,不同建筑之间质量沿高度分布差异很大,采用同样的控制参数,结构实际稳定性无法保证。根据实际体型和水平荷载分布情况,引入楼层竖向荷载分布系数β,通过控制结构在风荷载和地震作用下的P-Δ效应,计算了结构合理刚重比,对规范指标进行了修正;同时根据实际荷载分布提出了任意水平荷载分布下的等效侧向刚度的计算公式。

浙江智慧之门混凝土核心筒-巨柱钢斜撑超高层结构体系分析与设计

浙江智慧之门是总高度为280m的双塔超高层,是杭州标志性建筑之一。对混凝土核心筒+巨柱框架+钢斜撑结构进行了重力和风荷载作用下受力分析;研究了结构在地震作用下动力特性及巨柱斜撑外框架受力特点;介绍了巨柱斜撑外框关键节点受力分析及结构设计;另外通过塔楼全过程施工模拟,分析了墙柱混凝土收缩徐变对钢巨柱及斜撑内力的影响,提出构件设计中应力比应留有足够余量以确保结构安全。

既有建筑托梁拔柱改造全过程施工模拟分析

既有建筑加固改造分析容易忽略建筑物已经建成这一特点。为了研究既有建筑托梁拔柱加固改造工程的分析方法,分别按照新建建筑与既有建筑对某14层钢筋混凝土框架加固改造工程进行了施工模拟分析。通过对比结构常用的施工模拟方法(一次加载、施工模拟一、施工模拟三)与全过程施工模拟的差异,探讨了现行托梁拔柱设计方法的不足,基于结构建造和后续改造相结合,提出了既有建筑托梁拔柱的全过程施工模拟设计方法,并通过与施工模拟三计算结果对比验证了该方法的必要性。最后,进一步对比分析了采用增大截面法加固转换柱时,按照联合截面和整体截面进行计算的异同点,建议应按联合截面法进行计算,以考虑新旧截面的应变滞后效应。

上海某超限高层结构设计

根据工程特点,对比分析了不同侧向刚度算法对薄弱层和竖向不规则判定的影响;针对地下一层附带局部夹层的情况,提出了以组合层作为嵌固端的概念;对局部不连续楼板、穿层柱等重要构件进行了详细分析。分析表明,结构具有良好的抗震性能,可作为类似工程的设计参考。

某束筒型大跨钢结构屋盖稳定性分析

结合某工程案例,基于Midas/gen建立束筒型大跨钢结构屋盖,并进行稳定性分析。先进行线性屈曲分析得到其低阶模态,并在此基础上考察不同初始缺陷的非线性屈曲分析,研究此结构的整体稳定性及其对初始缺陷的敏感性。分析表明:此束筒型大跨度钢结构具有良好的稳定性,能够同时满足建筑效果和结构安全。结构对于初始缺陷并不敏感,此束筒型钢结构偏于安全。

考虑扭矩影响的四边简支矩形板内力分析及配筋修正

混凝土四边简支矩形板一般是基于弹性薄板小挠度理论求出跨中弯矩布置板底钢筋,支座设置构造钢筋。该文基于弹性薄板小挠度理论,求解了板内扭矩分布。由分析可知,四边简支矩形板内具有复杂的扭矩分布,特别在角部部位其扭矩值将接近板的跨中正弯矩,由扭矩合成的主弯矩将使板角开裂。按照现行规范,仅在四边简支矩形板支座设置构造配筋是不合理的,无法满足抗扭需要,必须在角部配置受力钢筋。通过对比四边简支板与固支板沿对角线方向主弯矩的差异,指出边梁约束对板角混凝土开裂的缓解作用;该文揭示了目前混凝土简支楼板设计存在的不足,并对双向板、单向板合理设计提出了不同建议。

剪力墙结构水平地震反应的频域分析

对于具有楼板集中质量和层间墙体分布质量的剪力墙结构,考虑层间弯曲变形和剪切变形,采用频域分析方法,在层局部坐标系中建立运动微分方程,运用铁木辛柯梁的场传递矩阵和点传递矩阵,建立频域内水平地面运动与结构反应的关系,进而结合傅氏变换求出结构地震反应。算例表明,该方法考虑了结构的实际质量分布,适用于分析质量或结构刚度沿高度有变化的剪力墙结构,而且符合实际情况,计算结果可靠。

考虑层间分布质量的框架-剪力墙结构地震反应分析

对于具有楼层集中质量和层间墙体分布质量的框架-剪力墙结构,采用分段连续化模型,考虑楼层集中质量和墙体质量实际分布,在层局部坐标中建立运动微分方程,运用频域内的传递矩阵,结合傅氏变换,进而求出框架-剪力墙结构的地震反应。算例表明:该方法适用于分析质量或结构刚度沿高度有变化的框架-剪力墙结构;考虑层间质量分布对结构地震反应和自振频率的影响是必要的。

土-结构竖向动力相互作用的频域分析法

考虑层间结构分布质量及楼层处集中质量,在层局部坐标中建立运动微分方程。建立频域内的层间场传递矩阵,利用楼层集中质量动力平衡建立频域内的层间点传递矩阵。引入基础动力刚度并利用基础动力平衡,结合傅氏变换,得到结构地震反应与竖向地震作用输入之间的关系,并给出相关求解方法。将文中模型用于求解结构在竖向地震作用下的动力反应,并与常用的集中质量模型和均布质量模型的计算结果进行对比。算例表明,文中模型考虑了结构实际质量分布,用于多、高层建筑结构的土-结构动力相互作用的分析中,结果合理可靠,并能更好地适用于质量和刚度分布比较复杂的结构形式。

土—框架结构水平动力相互作用的频域分析

考虑框架结构层间分布质量,在层局部坐标系中建立运动微分方程。建立频域内的层间场传递矩阵,利用楼层集中质量动力平衡建立频域内的层间点传递矩阵。引入基础动力刚度并利用基础动力平衡,结合傅氏变换,得到结构地震反应与水平地震输入之间的关系,并给出相关求解方法。分析考虑层间分布质量的影响,显示框架结构高阶振型在地震反应中参与程度提高;结构阻尼和辐射阻尼对结构反应重要性的影响随着上部结构刚度的变化而改变。

某既有高层建筑下方逆作开挖增建地下室设计关键技术

从节约资源和保护城市环境出发,地下空间开发应避免大拆大建,因此在保留城市中心区既有建筑的前提下,研究既有建筑地下增层技术具有重要意义。既有建筑向下增层开挖,桩土接触面应力变化将不可避免的降低原工程桩承载力,结合软土地基某既有高层建筑下方增建地下停车库工程案例,阐述既有高层建筑下方逆作开挖增建地下室的技术难点、作业流程和典型工况、周边围护结构设计、竖向支承结构设计以及新增竖向构件(墙、柱)托换设计等关键技术,并提出新增竖向构件差异变形控制技术。研究成果可为软土地区地下增层提供借鉴。

高层建筑竖向构件分离顶升纠偏关键技术研究

为了揭示高层建筑竖向构件分离顶升纠偏工艺的内在机理,给出了顶升系统的理论模拟方法,分别从千斤顶布置、顶升控制模式和顶升误差三个因素对结构内力的影响展开研究。通过对比各因素影响下结构的内力计算结果,总结了墙柱分离顶升纠偏设计、施工过程中的关键技术。结果表明:分离顶升过程中,单向双千斤顶布置形式不可取;“力为主、位移为辅”的双控顶升模式更适用于实际工程;顶升时的微小误差,可能会引起极大的结构附加内力,应通过理论分析和施工控制加以避免。

玉林第一人民医院综合楼基础与结构设计

玉林市第一人民医院设二层地下室,基坑开挖深度10.2～12.6m,地处西南岩溶发育地区。通过对场地溶洞发育情况进行分类,针对溶洞具体分布情况,采取冲孔桩、挖孔桩、钢套筒护壁、洞顶板小口径短钢桩支撑等不同的处理措施,布置桩基与浅基础结合的组合基础。工程的设计为对山区的溶洞处理积累了经验。医院主楼呈"T"形,结合竖向交通体系分散布置多个核心筒,多筒之间采用普通框架连接,有效控制结构扭转;在多遇地震下设计反应谱取规范反应谱和安评反应谱的包络谱进行设计,以避免结构周期较长时安评反应谱的不安全因素。