工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能影响的试验研究

为了研究工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁(大截面PEC梁)受弯性能的影响,对5根不同构造的大截面PEC梁进行了静力试验,研究了两点加载下主次梁腹板开洞方式对大截面PEC梁试件受弯性能、延性、破坏模式等的影响规律。结果表明:静力荷载作用下,各个试件均表现出良好的延性,腹部开孔对试件承载力和截面刚度有一定的削弱作用。型钢主钢件的应变与混凝土的应变沿截面高度方向均大致呈线性变化,符合平截面假定。按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)计算得到的开工艺孔的大截面PEC梁抗弯承载力与试验值误差较小,受尺寸效应影响不大,所采用计算公式安全可靠。

局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

针对部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点区域后浇筑混凝土不易密实的问题,研究了受拉侧混凝土对局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁(局部半包裹PEC梁)受弯性能的影响,进行了2根不同构造的局部半包裹PEC梁的四点弯曲试验,模拟局部半包裹PEC梁负弯矩区受力状态,对其受弯性能、延性、破坏形式等展开分析。结果表明:局部半包裹PEC梁表现出良好的延性,挠度达到l_(0)/50时截面抗弯承载力并未下降。型钢主钢件、混凝土的应变沿截面高度方向大致呈线性变化,可引用平截面假定计算受弯承载力及刚度。局部半包裹PEC梁受拉侧混凝土对其极限承载力与破坏模式影响不大,在计算局部半包裹PEC梁柱节点受力时可不考虑受拉侧混凝土作用,节点后浇筑区域可采用半包裹填充,以加快施工进度。此外,对局部半包裹PEC梁进行建模,进行梁受弯过程的有限元分析,对比模拟结果与试验结果,二者荷载-挠度曲线吻合较好,误差均在10%以内。

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

上海世博温室外表皮玻璃幕墙与主体结构一体化设计

对传统幕墙的设计方法和特点进行了分析,发现传统幕墙的设计方法已不能适用于不断发展的特殊建筑效果需求。基于上海世博温室新型幕墙体系分析了一体化设计的技术难点,提出将主体结构与外表皮幕墙进行一体化设计,并给出主体结构与幕墙一体化设计方法、一体化有限元建模方法以及相互连接边界条件的假定方法,进一步对上海世博温室一体化整体模型进行详细计算分析,得到每块玻璃和连接件的变形和应力。为了验证一体化计算的可靠性,将一个单元的主体结构变形反加至对应玻璃上进行单独有限元分析。结果表明:一体化分析方法可行有效,该设计方法可优化幕墙连接框材料用量,可优化传统幕墙设计构造缝宽,提升了建筑整体效果。

高烈度区某体育馆建筑隔震设计与应用研究

以9度区某体育馆为例,对高烈度地区体育馆建筑进行隔震设计研究。通过对比减震方案和隔震方案,结果表明隔震方案减震效果更明显,经济性更优。对比了隔震层位于首层和基础层的布置方案,结果表明隔震层位于首层承载力更好,经济性更优。通过对比隔震前后结构的地震响应,得到隔震层上部结构最大水平减震系数为0.33,隔震方案减震效果显著。罕遇地震弹塑性分析结果表明关键构件均处于性能点IO之前,说明结构具有较好的耗能作用,抗震设计达到性能2的设计要求。对中震时程分析结果进行包络,分析结果表明设计截面配筋的承载力可以包络中震时程分析构件内力。

胶合木大跨空间结构设计实践

胶合木轻质且具有很高的强重比,与大跨空间结构的要求十分契合。在我国“双碳”目标的背景下,胶合木大跨空间结构具有优势。太原植物园中展览温室建筑采用胶合木结构,其造型呈“贝壳”形状,其中1#温室最大跨度为89.5m,最大高度29.5m,采用双向叠放胶合木梁形成网壳结构体系;太原植物园水上餐厅建筑跨度为21m,采用密肋叠合胶合木梁;上海滴水湖人行桥的F桥跨度48m,采用胶合木空间桁架结构体系。以3个已竣工工程为背景,阐明了胶合木大跨空间结构设计关键性技术,其中新颖的结构体系及节点设计为胶合木结构创新提供依据,促进并拓展我国胶合木大跨空间结构的发展。

上海世博温室张弦铝合金网格结构体系研究与工程应用

以上海世博温室热带雨林馆(P3)为工程背景,结合温室建筑对结构通透性的需求,首先对平板型屋盖结构体系的设计难点进行分析,对结构体系方案进行比选及计算分析研究。采用小模量非线性有限元方法并结合边界条件对屋盖结构进行找形分析,构建张弦网格结构体系,进一步对比分析了张弦网格结构体系和蜂窝型空间网架结构的特点,分析结构体系的竖向和水平向抗力系统。结果表明两种结构体系均能满足结构刚度、稳定性及受力要求,都可有效解决多边形铝合金平板型结构面外刚度不足的难题,且对屋盖结构复杂边界的适应性好。结合项目建筑效果、加工和施工难度等综合考虑,本项目最终实施方案为张弦铝合金网格结构体系,可推广应用于自由曲线边界屋盖建筑中。

大跨铝合金结构设计技术研究与工程实践

首先总结了铝合金结构的特点与发展情况,分析了大跨铝合金结构在国内外的工程应用及设计技术特点。结果显示在国内已形成一整套完善的大跨度铝合金结构设计理论、设计方法、加工制作及施工安装技术,某些设计技术已领先。进一步从铝合金材料、结构体系、构件截面形式、连接节点等分析了技术发展创新的重点和难点,给出了上海辰山植物园和上海世博温室两个铝合金结构的典型示范案例,阐述了解决大跨度铝合金结构支座温度应力等关键问题的思路和方法,在设计技术的开发创新及应用方面起到一定的示范作用。

上海世博文化公园南片区双子山项目主体结构设计

上海世博文化公园南片区双子山项目为人造山形建筑,是位于城市敏感环境及软土地基上的国内规模巨大的仿自然山体之一,采用空腔堆山方法进行建造。综合考虑空腔内建筑功能区域划分、表皮仿自然山形特点以及预制装配要求等因素,结构划分为下部规则腔体结构和可方便进行山形塑造的上部表皮结构。结构采用框架-剪力墙结构体系,结合本项目特点并通过计算分析,其中框架部分的结构选型比较了预制钢筋混凝土结构、全钢结构和部分包覆钢-混凝土组合结构(简称PEC组合结构),得到PEC组合结构在整体刚度、节点连接及抗震性能等方面具有综合优势。表皮结构采用加密框架和现浇梁板体系,结合等高线坡度,表皮形成斜板加挡土墙的分仓设计。对比了采用考虑表皮效应的整体模型和仅考虑下部规则结构的计算模型的主要控制指标、动力特性及大震下的破坏形态等内容,并进行强度包络设计,提高了结构安全度。整体计算结果表明,结构体系选型合理,各计算指标均能满足规范要求。

太原植物园大跨胶合木网壳销轴-钢插板支座节点受力性能试验研究

基于太原植物园大跨度胶合木网壳结构工程案例,针对支座处用于连接胶合木杆件与基础的销轴-钢插板节点,进行了两个单调加载及一个往复加载的抗弯试验,得到了节点的荷载-位移曲线及滞回曲线,给出了节点的转动刚度及承载力,并给出了节点的典型破坏模式。试验结果表明:节点抗弯承载力相当于胶合木构件抗弯承载力的24.4%,具有半刚性特征,在结构设计中应当予以考虑;同时,节点破坏模式表现为延性,滞回性能良好。最后,通过试验结果计算得到节点的转动刚度,并与设计进行对比,验证了设计的安全性。

太原植物园进口胶合木材性试验及应用研究

太原植物园温室结构体系为胶合木网壳结构,胶合木构件全部采用欧洲胶合木,材质等级为GL-28h,与国内胶合木材性有差异,胶合木材料参数及设计强度均需要通过试验确定。对胶合木分别进行了顺纹抗拉、顺纹抗压和横纹抗压试验,得到试件的弹性模量、比例极限强度、极限强度;进一步计算得到规格材材料的强度标准值,最终确定胶合木的强度等级。此试验方法可作为进口胶合木材料参数选取和评级的方法,试验结果可作为工程设计的依据。

海泰SOHO大厦钢结构抗震设计

本文结合海泰SOHO大厦工程抗震设计的实例,对抗震设防烈度为7度区内的全钢结构框架-支撑结构体系的抗震设计方法进行了简要的阐述,重点就结构高度、平面形状、高宽比等问题进行了探讨。采用SATWE及ETABS(美国)计算软件对结构抗震进行了静力分析及弹性动力时程分析的对比,利用PUSH-OVER方法验算了结构在罕遇地震中破坏的过程,可供同类工程设计参考。

上海地铁沿线高层建筑的桩基设计探讨

结合地铁沿线的中金广场工程的桩基设计实例,根据现场单桩竖向极限静荷试验和桩侧摩阻力分布测试,探讨了进入上海⑨层土长钻孔灌注桩的工作性状及其承载力影响因素;介绍了竖向荷载下群桩受力性状的改进弹性理论法,并考虑桩端沉渣对群桩受力性状的影响;最后采用分层总和法分析了高层桩基基础沉降及其对地铁设施的沉降影响;结果可供同类工程设计参考。

太原植物园大跨胶合木网壳结构设计关键技术研究

太原植物园温室建筑造型呈"贝壳"形状,其中1#温室最大跨度为89.5m,最大高度29.5m,采用双向叠放胶合木梁形成网壳结构体系,在胶合木梁下部设置双向拉索,拉索和胶合木梁之间通过倒四角锥拉杆形成整个温室结构体系。提出了新型"Z"形木梁拼接节点和木梁叠放节点,可有效避免双向木梁在节点区被打断造成刚度削弱和连接困难,同时也满足了建筑效果的需求,该节点的设计保证了胶合木网壳结构体系的成立。进一步研究了倒四角锥拉杆节点及安装方法,可有效避免现场张拉索网的难题,并给出了一种索网结构的张紧安装方法。通过控制索的初始预应力来提高结构整体刚度和稳定性,采用几何非线性方法对结构进行各工况计算,并进行了特征值分析和极限承载力分析,验证了新型结构体系的可靠性,对拓展国内大跨度胶合木建筑的发展具有重要意义。

上海科维大厦结构动力模态测试分析

结合上海科维大厦结构动力模态测试分析的工程实例,针对测试数据的现场布点、采集、时域到频域的转换过程进行简要阐述。对测试数据中判别出的结构低阶自振频率与有限元计算结果进行对比,分析误差的合理原因。重点就计算模型中需要修正的参数进行探讨,以供类似的工程设计参考。

上海图书馆东馆悬挂结构方案设计与研究

上海图书馆东馆属于上海市重大工程,建筑设计以高大空间为主,结构具有大跨度、大悬挂、大开洞的特点。建筑主要柱网尺寸为16.8m×16.8m,结构四周的大跨外挑区域采用"多层悬挂结构",在屋顶设置双向上翻钢桁架,通过桁架端部的吊柱来传递下方5层悬挂区的荷载。吊柱采用高强钢拉杆,拉杆长度可调节以适应施工误差。设计时需考虑悬挂结构的施工顺序、防连续倒塌、节点构造等问题,针对上述设计难点开展了专项计算分析、试验研究、健康监测等。

大跨空间结构技术创新与实践

介绍了大跨空间结构的发展现状和一些典型的工程实例,对空间结构的关键理论、结构体系、新材料等进行梳理。结合具体工程实例,重点探讨了柔性空间结构体系,如全张拉结构的结构特点以及设计方法、铝合金空间网格结构及现代胶合木空间结构的材料特性和设计要点,论述了新型空间结构的技术创新与实践。

太原植物园胶合木半搭接节点受力性能试验研究

针对太原植物园大跨度木网壳结构采用的半搭接节点,考虑简支支承和轴向限位2种支座形式,进行4个试件的抗弯试验,得到了节点的荷载–位移曲线,考察节点的破坏模式,对比了节点与无拼接连续梁段的承载力差异,结果表明轴向限位能够提高试件的承载力及转动刚度,且更符合节点实际的受力状态;节点承载力为无拼接连续梁段的42%~59%,具有半刚性特征,应在整体结构中赋予合理的转动刚度。将试验结果与设计结果进行比对,证明了节点在实际结构中的安全性。

浅谈结构抗震动力非线性分析

结合具体工程实例,介绍了结构的Push-over分析法,得出了该工程的动力模态测试结果并对其进行了分析,提出了影响模态误差的几个方面,指出如果计算时周期折减系数不考虑或不够小,会有低估地震力的情况发生。

浅析静安顺德苑工程的老桩利用问题

结合顺德苑工程原有工程桩利用的实例,对老桩利用的方法进行了简要阐述。工程中提高老桩实际利用率,达到有效节约工程造价的目的。采用Mindlin应力公式为依据的单向压缩分层总和法以及承台板有限元分析程序进行桩基沉降计算比较,并提出设计中需注意的问题,为同类工程的分析提供参考。