湖北省科技新馆结构设计

湖北省科技新馆为大跨度、大悬挑的复杂高层结构。利用4个电梯井筒布置了由矩形钢管混凝土柱+钢支撑(钢板墙)组成的4个筒体巨柱,巨柱支撑着由4榀斜拉长悬臂跨层钢桁架组成的巨梁,形成新型大跨巨型钢框架结构体系。4个筒体巨柱内采用BRB+摇摆耗能墙的新型联合减震方案以减小地震作用;4榀巨梁内设置斜拉索以减小大悬挑区域的竖向变形;中庭沉浸影院采用新型的“上挂下支”的双曲面网壳结构体系,采用了内衬圆钢管的相贯焊节点保证网壳节点的刚性连接。进行了BRB+摇摆耗能墙大震下的减震分析、桁架与柱连接复杂铸钢节点的有限元分析及节点试验、3层和4层大悬挑角部的舒适度分析及人致振动实测及长悬臂结构的低周往复荷载试验。结果表明:湖北省科技新馆结构体系布置合理,各部分满足设计要求。

“两墙合一”深基坑工程设计与技术创新

北京CBD核心区某项目基坑深度36m,因受场地空间限制,采用“两墙合一”+内支撑支护体系,在实现基坑挡土、止水功能的同时完成了地下结构外墙施工。为提高工程质量和施工效率,针对地连墙与主体结构的连接、槽段接头处理方式、有限空间导墙结合近接建筑物预换撑等方面进行了技术创新,取得了较好的工程效果,可供类似工程参考。

富水软弱深基坑开挖支护数值模拟及变形监测对比研究

以某深基坑工程为例,结合数值模拟及现场监测,对富水软弱地层条件下深基坑开挖支护结构选取及参数优化进行研究。得到如下结论:地下连续墙+内支撑支护结构体系适宜富水软弱地层深基坑支护;围护墙变形及地表沉降主要受内支撑道数影响;现场监测数据表明该工况下数值模拟结果较实际值偏小。

框支密肋复合墙结构地震易损性研究

地震易损性分析通过概率计算建立地震强度和结构损伤之间的关系,可以实现结构地震风险预测和评估。为了对框支密肋复合墙结构在不同地震强度下的抗震能力进行评估,该文采用OpenSEES有限元软件,选用密肋复合墙的刚架-等效斜撑简化模型,建立结构整体分析模型,基于增量动力时程分析(IDA)和易损性分析,研究不同参数的变化对结构抗震性能的影响。结果表明:转换层刚度比的变化对结构性能影响显著,结构竖向布置均匀对抗震有利,建议8度区框支密肋复合墙结构的刚度比取值为1.0~2.5;肋柱数量、砌块强度的变化可对结构的抗震性能产生影响,应合理选择;混凝土强度等级对结构的抗震性能影响较大,在实际应用中应在满足规范要求的前提下选择较大的混凝土强度等级。

菲律宾ATI驳船码头水工结构设计创新

以位于强震区采用高桩结构的菲律宾ATI驳船码头工程为例,介绍了该项目应用装配式预制混凝土U形槽结构、密排桩式挡浪墙结构、三角撑式单桩钢结构系缆墩等水工结构设计创新,解决了预制结构现浇节点钢筋搭接冲突问题,提出了一种适应强震区的特殊挡浪结构和一种新型钢结构码头改扩建方案,可为类似工程的设计提供参考。

天音大厦超限高层结构设计

天音大厦项目A座和C座塔楼,因立面复杂、造型独特,存在大悬挑和多项结构不规则。根据建筑功能的需要,确定合理的结构形式,采用SATWE、MIDAS Building软件对结构在多遇地震和风荷载作用下进行计算分析,采用SAUSAGE软件对结构在罕遇地震作用下进行计算分析,得到了振型周期、层间位移角、楼板应力、楼盖舒适度、构件挠度、关键构件受力性能等重要的分析结果。结果表明:A座采用悬挑空腹桁架和斜柱转换,C座采用悬挑桁架的结构形式,传力路径明确,结构计算各项指标满足规范要求,结构设计合理、安全、可靠。

基于ANSYS的深基坑围护结构变形数值模拟分析

深大基坑工程是一类复杂的岩土工程,为深入了解基坑的运行规律,需采用数值模拟方法对深基坑的结构因素进行敏感性分析。深基坑工程既有岩土开挖过程又有地下支护结构的建筑过程,其计算域的范围、内容、荷载和边界条件会不断地变化,运用ANSYS有限元方法对这些力学效应进行模拟,在ANSYS有限元计算中,结构刚度的变化是通过改变墙体厚度和支撑高度来实现的。通过调整墙体厚度和支撑高度,来研究不同的墙体刚度和支撑刚度对基坑地连墙弯矩、应力和水平位移、支撑轴力以及对基坑周围地面沉降幅度和范围影响规律。计算结果与模型试验结果吻合,互相证实了该模型试验和ANSYS程序应用的可行性和正确性,对深基坑工程设计与施工具有一定的指导意义。

底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构抗震性能分析

为减小摇摆墙框架结构强震下位移响应及缓解屈曲约束支撑框架的损伤集中效应,基于损伤集中模式,提出了底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构体系。以9层钢框架为基准模型,通过推覆分析和动力时程分析对比研究了该结构体系的抗震性能。分析结果表明:BRB屈服前,该结构体系类似框剪结构,BRB提供抗侧刚度并通过墙体进行传递;BRB屈服后,结构发生摇摆,墙体控制变形模式,BRB通过滞回耗能,可以充分发挥结构各部分的抗震能力。

地下连续墙和支撑刚度对围护结构变形、内力影响的敏感性分析

结合上海市区具体工程的施工控制情况,通过增加、降低地下连续墙刚度和内支撑刚度的大小,采用两维施工模拟有限元技术,详细探讨了上述刚度变化对围护结构的变形和内力的影响,并比较两者的影响程度。

框架结构增设支撑与增设翼墙抗震加固方案对比

随着我国中小学校舍的抗震设防类别提高到乙类,大多数现有校舍不能满足抗震设防要求,必须进行抗震加固。基于构件加固的扩大截面法等传统方法,其破坏与修复工程量大,施工繁琐,且加固后效果难以验证,本文介绍增设支撑和增设混凝土短翼墙两种方法,系改变结构体系入手的加固方法。结合工程实例,探讨采用两种方法加固框架结构的抗震性能及经济性价指标,结果表明这两种方法能经济有效地提高既有框架结构的抗震性能:增设钢支撑加固具有施工方便、快捷等特点,工期短,适合要求紧急加固的工程;增设翼墙加固对原有建筑功能影响小,施工技术要求低,加固质量可靠,造价低,工期相对增设支撑方法稍长,但仍比及逐构件加固的方法经济快捷高效。

宿迁市建设大厦消能减震设计

宿迁市建设大厦,21层,框架-抗震墙结构,按Ⅷ度(0.3g)进行抗震设防;由于建筑部分楼层层间位移超过《规范》要求,因此在部分楼层增设消能支撑,通过提高结构的附加阻尼比来降低结构的位移反应。整体结构的非线性时程分析结果表明,在框架-抗震墙结构中增设消能支撑,可以较为经济地控制结构薄弱层的位移,提高结构的抗震安全储备。本文可为高烈度区类似工程的设计提供借鉴。

基于B3模型的竖向构件差异变形分析

为研究巨型框架伸臂核心筒结构中由收缩和徐变引起的巨柱和核心筒的竖向差异变形,基于B3收缩徐变模型,采用应变增量法进行MATLAB编程,模拟荷载逐层施加的实际施工过程。对某一巨型框架伸臂核心筒结构进行了研究,考虑施工过程、混凝土收缩和徐变影响,对高层混凝土结构构件在竖向荷载作用下的竖向变形进行了计算;计算构件在楼板施工前后巨柱和核心筒的弹性、非弹性缩短以及竖向差异变形;进行了差异缩短变形分析,采用逐层修正法进行补偿。结果表明:考虑重力荷载、混凝土收缩和徐变时,巨柱和钢筋混凝土筒由收缩和徐变产生的非弹性变形占总变形的50%以上,且该比例随时间呈增大趋势;巨柱和核心筒的收缩变形远小于徐变变形,收缩和徐变变形最终趋于一定值;楼板施工结束时竖向变形近似相等的构件,在楼板施工后一定时期的竖向差异变形很大;若顶层楼板施工结束时荷载全部施加完毕,则楼板施工后的最大竖向变形值出现在中间某一层;对于有具体要求的特殊结构,采用逐层修正法可降低差异变形在伸臂桁架中引起的附加内力。

多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响

目前,我国RC框架结构抗震设计通常采用纯框架模型:将填充墙作为非结构构件,不考虑其抗侧力作用仅将墙体重量当作外荷载加到计算模型上,通过减小结构自振周期考虑填充墙对结构整体刚度增大作用。然而,多遇地震下填充墙具有一定的抗侧刚度,在其影响下纯框架计算模型是否合理有待商榷。针对该问题,建立考虑填充墙布置的RC框架结构计算模型,并进行线性动力时程分析。对计算结果进行分析表明:当填充墙均匀布置时,从框架部分承担水平地震作用力方面考虑纯框架模型是合理的,而从框架柱轴压力方面考虑又是不合理的;当填充墙不均匀布置时,结构抗震性能的各个指标均有很大的不同,纯框架模型是不合理的。

考虑填充墙作用的消除底部薄弱层的防屈曲支撑简化设计方法

以实际工程案例为背景,考虑3到9层的填充墙作用并用等效斜撑代替,根据"刚度补偿"概念,提出了消除薄弱层的防屈曲支撑简化设计方法,并按此方法将防屈曲支撑设置在9层框架的薄弱层1,2层,通过Sap2000建模对比分析了考虑填充墙影响和加防屈曲支撑前后的差别,包含反应谱分析、模态分析、线性时程分析、非线性时程分析等,从而验证了所提设计方法的可靠性。

空间填充墙RC框架结构的静力弹塑性分析

现行规范对填充墙框架结构体系抗震设计方法存在不足之处.针对砌体填充墙框架结构水平地震作用下的受力特点,结合填充墙的破坏特征,建立墙框协同作用简化分析的空间等效斜撑力学模型,在保持框架结构质量分布基本不变的情况下,分别对两类填充墙竖向均匀、不均匀布置的带楼板框架结构和无填充墙仅带楼板框架结构进行不同加载模式下的静力弹塑性分析,研究结构的基底剪力-顶点位移关系曲线、不同地震水平作用下结构层间位移角以及塑性铰的发展情况,并对填充墙框架结构规范提供的设计方法进行安全评估.研究结果可为框架结构的抗震设计、评估及加固提供参考.

采用等效斜撑模型的砌体结构地震易损性分析

为解决目前砌体结构中弹塑性模型在精确性方面的不足和对地震易损性分析的需要,将等效斜撑模型引入砌体结构有限元模型,根据实体墙、开窗墙和开门洞的侧向刚度特性,提出相应的等效斜撑宽度计算公式.基于等效斜撑模型分别建立上述三类砌体墙的弹塑性有限元模型并进行低周往复加载分析,结合试验结果验证其准确性和实用性.在此基础上建立一典型的三层砌体结构有限元模型,基于增量动力分析方法,分别将最大层间位移角和弹塑性耗能差率作为损伤参数进行地震易损性分析,并对比分析仅考虑横墙砌体结构模型与同时考虑纵横墙结构的易损性曲线的区别.结果表明:传统的层间位移角不能充分体现纵墙的抗震性能,基于能量的损伤参数能够更准确地反映结构损伤演变过程和纵墙性能;宜根据易损性评价需求和计算效率综合建立适宜精度的砌体结构有限元模型.

混凝土框架-防屈曲支撑结构周期折减系数研究

由于规范没有对混凝土框架-防屈曲支撑结构的周期折减系数的取值给出建议,故考虑填充墙的非线性,通过有限元分析研究了48个工况条件下的混凝土框架-防屈曲支撑体系在不同设防目标下周期折减系数的变化规律和取值问题.结果表明:该结构体系的周期折减系数取值与抗震设防目标位移有关,在相同的目标位移下,结构体系对周期折减系数的影响不大.最后,对框架-防屈曲支撑结构体系的周期折减系数取值提出了建议.

框架填充墙的双弹簧斜撑模型

在总结大量已有研究文献的基础上,结合填充墙的破坏特点,提出了一种考虑填充墙作用影响的简化的框架结构有限元分析模型,该模型可以分别模拟墙体无洞口和有洞口的情况。通过进行精细有限元分析,给出了模型中关键参数的计算公式;考虑墙体开洞影响,给出了折减系数的计算方法。最后,结合实验结果对计算模型及参数的适用性进行了验证。

圆形地下连续墙支护深基坑结构受力特点及对比分析

结合外径73m、壁厚1.5m、深61.5m、开挖深度45.5m的圆形地下连续墙支护基坑工程实例,介绍了圆形基坑支护结构的受力特点,对比分析了影响结构受力的诸因素及其敏感程度。所得结论为此类型基坑支护结构设计和施工提供了理论依据和实践参考。

湖北省科技馆混合减震巨型结构动力弹塑性时程分析

湖北省科技馆采用巨型钢框架-支撑结构体系,存在尺寸突变、扭转不规则、楼板不连续等不规则项,属于超限结构。为改善结构抗震性能,采取混合减震措施,在结构内布置屈曲约束支撑和防屈曲耗能钢板墙2种消能减震器。采用ABAQUS软件对结构进行施工模拟分析及动力弹塑性时程分析,研究罕遇地震作用下屈曲约束支撑和防屈曲耗能钢板墙混合减震效果,并给出定量评估,包括结构位移响应、构件损伤、能量耗散分布等。分析结果表明:2种消能减震器布置于结构薄弱位置,在提供结构刚度的同时,罕遇地震作用下作为结构第一道抗震防线,防屈曲耗能钢板墙产生良好的屈服塑性变形,屈曲约束支撑滞回耗能显著,有效保护了主体结构。