深圳岗厦北综合交通枢纽大尺寸钢管混凝土半埋 入式柱脚性能试验研究

深圳岗厦北综合交通枢纽位于地下空间资源紧张的城市核心区,规模巨大且荷载工况复杂,核心换乘区设有51.2m×48.0m的无柱超大跨中庭。为解决由场地条件限制导致的柱脚埋深不足问题,结合已有研究成果和工程实践经验,依托深圳岗厦北综合交通枢纽,提出并设计了半埋入式钢管混凝土柱脚节点。为检验节点可靠性,通过1/5大比例缩尺模型试验结合数值分析研究了轴力、剪力和弯矩共同作用下的半埋入式柱脚节点的力学响应,分析了柱脚内部的应力分布规律,揭示了同时设置环板和栓钉作为抗剪连接件时的工作机理。分析结果表明:设计荷载工况下,钢管混凝土柱轴力主要通过环板和柱脚底板传递,弯矩主要通过钢管侧壁承压传递;环板埋深较浅时可以获得较高的传力效率,但其下部混凝土易出现应力集中;钢管侧壁栓钉在埋置深度范围内均能够较好地发挥抗剪作用。承台下部桩基布置合理,设计荷载工况下未见承台冲切破坏特征、节点整体处于弹性工作状态;1.2倍设计荷载工况下节点刚度仍未见明显退化,节点混凝土未出现压溃或剥落,表面无可见裂缝发展,各关键位置钢材应力低于材料强度。设置环板和栓钉作为剪力连接件的半埋入式柱脚可以实现对钢管混凝土柱的可靠嵌固,提出的采用抗剪环板加强的钢管混凝土半埋入式柱脚节点设计与构造方案合理可行,满足结构安全要求。

通号电化科创大厦超限高层结构设计

通号电化科创大厦结构高度121.35m,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。结构设计采用了钢管混凝土外框柱、密肋楼盖及双连梁以达到更优的建筑使用空间。结合地层情况及摩擦型桩基的特点,基础设计采用了考虑桩土共同作用的设计思路,分别通过国内规范考虑承台效应的方法及参考国外文献的方法对桩土分担比例做了计算并按其结果进行了应用。本工程有多项不规则项,为超限高层结构。采用YJK和ETABS软件对结构进行了静力弹性分析,两种软件的分析结果较为吻合且均满足规范要求。采用Perform 3D软件对结构进行了罕遇地震下的动力弹塑性分析,根据分析结果对结构在罕遇地震下的抗震性能进行了评估,结构能够满足罕遇地震下预期的抗震性能目标。钢管混凝土柱与混凝土梁的连接节点为本工程的关键节点,针对该连接节点以往做法存在的问题,本工程设计了一种开大孔的连接节点并进行了节点有限元分析,结果表明节点具有一定的安全储备。最后,对密肋楼盖的建模模拟情况及计算结果进行了讲述。

柳东新区文化广场结构设计难点分析

柳东新区文化广场地上结构分为A区(A1科技馆、A2青少年宫)、B区(B1群艺馆、B2文化配套中心)、C区(拱廊)。地下设有两层连通的人防地下室。A区、B区上部结构从下至上逐层倒悬外挑、平面尺寸逐层扩大。外围结合建筑要求设置斜柱支撑外圈结构,利用钢梁将斜柱水平分力传递至内侧结构。柱底采用一种浅埋式钢管混凝土柱柱脚构造,倒悬外挑部分采用钢梁+钢筋桁架楼承板以避免高支模施工。介绍了基础和主体结构的设计思路,对A、B区倒悬外挑结构和C区拱廊桁架的受力进行了分析,分析结果表明,结构设计合理。

九州通健康城电商总部大楼超限高层设计

九州通健康城电商总部大楼地上建筑高196.6m,采用混凝土外框柱(部分楼层设置钢管叠合柱)、钢筋混凝土核心筒以及混凝土梁、楼板组成的框架-核心筒结构抗侧力体系。该工程属于高度超过A级高度的超限高层建筑结构,无其他超限项及不规则项。按照设计的性能目标,结合SATWE程序以及有限元软件MIDAS Building对结构进行结构静力弹性分析、弹性时程分析、等效弹性结构性能化设计、弹塑性时程分析以及对叠合柱进行结构专项分析,结合分析结果对关键部位以及薄弱部位采取针对性的加强措施。通过计算分析,在小震、中震、大震作用下,结构抗震性能均满足要求。

带外加强环板的钢管混凝土柱脚节点受力性能试验研究

为防止钢管混凝土柱埋入钢筋混凝土基础梁的柱脚节点发生冲切破坏,在钢管混凝土柱脚处设置外加强环板,通过两个缩尺模型一次短期单调荷载的静力试验,研究柱脚节点的破坏过程、破坏形态、竖向极限承载力,研究不同位置的加强环板对柱脚性能的影响,以及加强环板与钢管混凝土柱、外围混凝土的协同工作性能。与不设加强环板的柱脚节点对比分析发现,柱脚节点内设置加强环板,是防止冲切破坏、提高柱脚承载力的有效措施。

摩擦-钢管混凝土短柱复合隔震支座性能试验与隔震分析

作者在钢管混凝土柱支座隔震房屋实验研究中发现，隔震支座中上盖与底座的接触无论如何处理，摩擦力总是存在的．因此，隔震支座实际上是摩擦耗能与钢管混凝土耗能复合减震系统。本文通过对单个和一组隔震支座的实验研究，确定了短柱支座的恢复力模型，采用了高阶单步算法分析了装有此类支座隔震结构的地震反应，验证了复合隔震支座良好的隔震性能及隔震效果。

大截面劲性混凝土柱施工技术

厦门高崎国际机场T4航站楼有79根钢管劲性混凝土柱,根据工程特点,从劲性柱的钢筋工程、模板工程、混凝土工程和柱内钢柱脚安装等方面制订施工方案,通过结合现场试验和电子计算机精确放样,保证了大直径柱筋顺利安装。通过方案对比对大截面劲性柱钢模板的优化设计,保证了本工程大截面劲性柱顺利施工,施工质量好,并保证了施工工期。

钢管混凝土叠合柱抗震性能界限状态研究

为了研究及完善钢管混凝土叠合柱结构基于性能的抗震设计方法,首先根据普通钢筋混凝土柱性能界限点的定义确定了钢管混凝土叠合柱的5个性能界限状态。基于钢材和混凝土非线性材料本构关系,采用MATLAB编制了截面条带法计算分析程序,分析研究了钢管混凝土叠合柱的各性能点所对应的截面变形情况。然后根据影响钢管混凝土叠合柱各个性能点的参数分析结果,得到了各性能点所对应的截面曲率计算公式。最后采用塑性铰理论建立钢管混凝土叠合柱的各性能状态的控制方程。同时分析了叠合柱在性能界限状态下的延性和位移角需求,为叠合柱的工程设计提供参考。

温室用轻型方钢管柱脚底板压力及其简化计算模型

为研究半刚性柱脚底板压力分布,以轻型方钢管柱脚底板为研究对象,首先利用数值模拟方法,考虑柱脚与混凝土基础间非线性静力接触效应,针对4种加劲肋布置方式、6种偏心矩,分别计算24个轻型方钢管柱脚模型的底板受力情况,得到了底板压力分布规律,在此基础上提出了三折线底板压力分布模型,给出了轻型方钢管柱脚底板压力简化计算模型,并确定了相应关键参数。将简化计算模型结果与数值模拟、基于Winkler弹性地基梁模型的解析解和三角形压力分布的底板压力计算结果相对比。结果表明:三角形压力分布计算得到的底板最大压力值位于底板端部,而数值模拟、解析解及该文简化计算模型得到的最大压力值均位于柱截面翼缘处,且三角形压力分布的底板压力最大值明显大于该文简化计算模型结果,简化计算模型计算的底板压力最大值与数值模拟结果较为接近,且二者与解析解底板压力分布曲线亦吻合良好(误差大约为10%)。研究成果为轻型方钢管柱脚设计提供了更为精确适用的计算方法。

钢管混凝土短柱支座隔震房屋试验研究

对钢管砼短柱进行了伪静力试验研究，由此确立了短柱支座的恢复力模型。其恢复力模型曲线丰满、呈仿锤型、不出现下降段。滞回性能与钢材相近。在此基础上，利用钢管砼隔震支座对一幢四层砖混房屋模型进行了地震模拟振动台试验。试验结果表明，钢管砼短柱具有良好的隔震性能，施工方便、操作简单、容易推广，是一种新型的隔震支座。

北京奥林匹克公园会议中心钢管摇摆柱性能化抗火分析与设计

北京奥林匹克公园会议中心为2008年的北京奥运会工程项目之一。北京奥林匹克公园会议中心建筑空间高大、火灾荷载密度较小,其火灾升温远不同于普通小室火灾。为了更好地反映真实火灾对结构的破坏程度,在确定建筑物室内的有关参数以及火荷载的情况下,采用基于场模型的火灾模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)进行火灾流体动力学分析,并用得到的火灾升温曲线进行北京奥林匹克公园会议中心的钢管摇摆柱的性能化抗火分析与设计。首先确定钢管摇摆柱的抗火性能目标,然后对钢管摇摆柱在可能最不利火灾场景下的力学性能进行分析,最后根据钢管摇摆柱的受火性能是否满足抗火性能目标来评估钢管摇摆柱的抗火安全性及需要采取的防火保护措施。该结果已被业主和消防主管部门采纳,可供类似工程的钢结构抗火设计参考。

方钢管螺旋筋混凝土柱偏压性能试验及参数分析

为研究方钢管螺旋筋混凝土柱的偏压力学性能,以螺旋筋间距、径宽比、长细比、偏心率、纵筋直径及方钢管壁厚作为变化参数,设计并完成了18个试件进行偏心受压加载试验。通过试验观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了试件荷载-跨中挠度曲线及钢材应变分布状况,分析了各变化参数对试件偏压力学性能的影响规律。结果表明:螺旋筋间距和径宽比能够有效地提升试件延性和抗弯刚度;随着长细比的增加,试件各项力学性能均有所下降;随着偏心率增加,试件的极限承载力、延性及抗弯刚度均有明显下降,而耗能系数则有所提升。最后采用了纤维模型法编制的程序计算了试件的偏压极限承载力,其计算值与试验值吻合较好,并以该程序为基准进行拓展参数分析,提出了试件的最优化配钢方式及设计建议。

变刚度钢管混凝土短柱隔震装置的试验分析与研究

对变刚度钢管混凝土短往隔震装置在低周反复荷载试验中所出现的问题进行了阐述，指出了产生问题的原因，给出了较理想的装置型式．同时，为提高装置的隔震性能，笔者提出了第二梯队支座的概念，经过理论分析与试验验证，说明带有第二梯队支座的变刚度钢管混凝土短柱隔震装置具有良好的隔震性能。

大连某超高层框架-核心筒-伸臂结构整体设计

大连某超高层建筑塔楼大屋面高249.4m,建筑顶高度为267.6m,采用框架-核心筒-伸臂结构,外框柱为钢管混凝土柱。通过分析该结构的基础设计、体系特点、抗震性能化设计原则、整体弹性计算结果、罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,着重阐述了设计中的关键问题:桩筏基础的设计要点,内埋型钢的混凝土核心筒加强原则、加强层的设计以及矩形钢管混凝土外框柱设计。

框架-偏置筒体——成都国金中心四号塔楼结构设计

成都国金中心四号酒店及住宅大楼地上51层,总高198 m,建筑的高宽比8.83,筒体高宽比18.7,采用了框架-偏置筒体结构体系。筒体外侧剪力墙内,通过布置型钢暗柱,满足了筒体加强区罕遇地震不屈服的性能化要求,并增强了筒体的延性;通过合理布置框架柱,有效满足了建筑对室内净高和结构对侧向刚度的综合要求;框架柱中设置型钢,减小了截面尺寸及自重。对结构的刚度、强度、整体稳定等指标进行了多遇地震下的反应谱和时程分析;同时补充了大震下弹塑性静力及动力时程分析,发现结构薄弱部位并针对性加强。

装配式方钢管柱座节点竖向受力性能影响因素分析

基于装配式建筑采用的方钢管钢柱与板块连接节点即柱座节点的重要性,利用有限元分析软件ABAQUS建立该节点的数值模型,分析法兰板厚度、螺栓孔直径大小、高强螺栓预紧力和高强螺栓型号4个影响因素对柱座节点竖向荷载-位移曲线、钢柱法兰板螺栓孔壁应力、钢梁法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量的影响。由分析可知:法兰板厚度对柱座节点的竖向受力性能影响较大;螺栓孔直径大小对柱座节点的极限位移、延性系数和钢柱法兰板螺栓孔壁应力影响较大;高强螺栓预紧力对钢柱法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量影响较大;高强螺栓型号对柱座节点的屈服位移、屈服承载力、极限位移、延性系数、钢柱法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量均有较大的影响。

装配式方钢管柱座节点水平受弯承载力简化设计方法

基于装配式建筑采用的方钢管钢柱与板块连接节点即柱座节点的重要性,针对现有钢柱与钢梁连接采用的法兰板连接方式,与原有梁柱端板连接和方钢管法兰连接的不同,研究方钢管柱座节点的水平受弯承载力,并得到其简化设计方法。利用ABAQUS软件建立该节点的数值模型,得到装配式方钢管柱座节点上柱法兰板屈服线形状分布,并根据塑性铰线法得到装配式方钢管柱座节点水平受弯承载力简化设计公式,该公式计算结果与有限元分析结果吻合较好,可应用于实际工程,为装配式柱座节点的工程应用提供参考。

南京美术馆新馆结构设计

南京美术馆新馆建筑外形独特,结构存在平面不规则、竖向不规则、大悬挑等超限情况。介绍了该工程采用的结构体系,设计过程中的技术难点、解决方案和采取的针对性措施,通过多种计算分析软件对结构进行了中震、大震计算,楼盖舒适度,防倒塌设计,节点有限元等专项分析。结果表明:本工程结合建筑元素所采用的组合筒体-斜柱-钢桁架混合结构具有良好的受力性能,能够达到既定的抗震性能化目标。

某核心筒偏置高层建筑结构分析与设计

塔楼结构总高度90.8m,结构核心筒偏置一侧,通过加大核心筒北侧墙体的厚度,合理调节核心筒连梁的高度,经分析表明,能够控制结构扭转在规范规定的范围,通过大震动力弹塑性分析结果,结构能够满足大震不倒的要求,且能够实现结构多道防线的设计。屋顶钢结构塔冠采用带支撑抗风桁架形成双向抗侧体系,并承受幕墙荷载。裙房结构下部斜柱,采用多软件对比分析,并进行性能化设计,以实现中震弹性,大震下截面剪压比满足要求。

外包柱脚塑性抗弯承载力计算分析

GB50011-2001《建筑抗震设计规范》未对矩形钢管混凝土柱外包式柱脚的抗震设计方法进行明确说明,但最新实施的GB50011-2010《建筑抗震设计规范》明确规定了这种柱脚与基础连接的极限承载力的计算方法。结合工程实例,对外包式柱脚依据新旧抗震规范的计算方法进行对比分析,同时对这种柱脚节点的抗震设计方法进行探讨。