框架核心筒伸臂结构分析的哈密顿对偶体系

采用框架核心筒伸臂结构的简化计算模型,将核心筒看做底端固定上端自由的悬臂梁,伸臂对核心筒的约束作用看做抗扭弹簧,考虑核心筒和伸臂的弯曲、剪切变形及核心筒的宽度影响,导出了结构的Hamilton对偶求解体系,通过两端边值问题的精细积分法,求解核心筒的内力与变形。以施加倒三角水平荷载的框架核心筒伸臂结构为例,进行算例计算。

基底摇摆运动作用下伸臂结构的地震内力上界

本文推演出基底摇摆运动作用下刚度任意分布的伸臂结构的上界地震剪力和弯矩计算公式：（ Ｑｉ，ｉ＋１） 主，次上界 ＝ Ｗ１（ｉ）Ｉ±Ｌ（ｉ）２ ·Ｈα（１），（２）ɡ （１３ ，１４）（ Ｍｉ） 主，次上界 ＝ Ｊ２（ｉ）Ｉ±Ｋ（ｉ）２ ·Ｈ２ α（１） ，（２）ɡ （２５ ，２６）式中， Ｗ１ ＝ ◎ｎｊ ＝ ｉ ＋ １ ｗｊ； Ｌ＝ ◎ｎｊ＝ ｉ ＋ １ ｗｊζｊ； Ｉ＝ ◎ｎｊ ＝ １ ｗｊζ２ｊ； Ｊ２ ＝ ◎ｎｊ ＝ ｉ ＋ １ ｗｊζ２ｉｊ； Ｋ＝ ◎ｎｊ ＝ ｉ ＋ １ ｗｊζｉｊζｊＨ 为全高， α＝ α（ω） 为全角加速度反应谱。公式十分简明，

超高层框筒－伸臂结构受力和变形性能探讨

基于对某超高层框筒一伸臂结构的可行性研究，分析五种结构方案，揭示了设置环向桁架和伸臂对结构体系受力和变形性能的影响。计算表明：在低烈度地区的超高层建筑，一般风荷载是控制性工况，整体稳定性可能会成为结构体系成立与否的决定性因素。若伸臂和环向桁架同时设置，可形成筒体、伸臂和框架柱共同工作，减小了核心筒承担的倾覆力矩，伸臂成为整个结构的第二道抗侧力体系，各类构件受力性能更趋于经济合理。同时，伸臂的设置会引起邻近楼层墙柱内力突变，故应对该区域结构构件提出更加严格的抗震措施，保证其不成为薄弱部位。对比分析认为：此类结构体系应多方案论证其可行性和经济性，伸臂和环向桁架设置的位置、数量和截面尺寸确定应综合考虑各项因素。

伸臂结构在超高层中的分析

伸臂结构能有效减小高层建筑的侧移和核心筒的弯矩，本文介绍对此所做的力学分析与计算推导。

重庆来福士广场型钢混凝土组合伸臂结构施工关键技术

以T4N塔楼为依托,针对型钢混凝土组合伸臂结构工序复杂、钢筋预埋困难、钢筋与型钢冲突、后合龙时间不易确定等施工重难点,在综合考虑型钢混凝土组合伸臂结构施工影响因素的基础上,结合有限元模拟及信息化技术,首次总结出超高层型钢混凝土组合伸臂结构后合龙施工、纵向钢筋预留预埋及钢混复杂节点优化技术,同时详细阐述了组合伸臂钢结构及混凝土结构施工过程及要点。

多道负刚度阻尼伸臂结构减震性能的随机响应分析

针对传统黏滞阻尼伸臂(conventional damped outrigger, CDO)结构中由于外柱刚度有限造成最大附加阻尼比受限的不足,引入负刚度机制,将负刚度装置与阻尼器并联,形成负刚度阻尼伸臂(negative stiffness damped outrigger, NSDO)结构,在降低阻尼需求、控制结构的风振及地震作用响应方面具有显著的优势。基于连续化的Timoshenko梁建立多道负刚度阻尼伸臂结构的简化分析模型,并通过虚拟小质量法建立核心筒-伸臂结构的状态空间方程,最终通过求解Lyapunov方程得到结构的随机地震响应。并以两道伸臂为例,对两道NSDO(简称“2NSDO”)结构、两种布置方案的混合伸臂结构进行了随机地震响应参数化分析。结果表明:与传统阻尼伸臂结构相比,合理设置的NSDO结构的减震效果明显提高,层间位移角与无控结构(仅核心筒)层间位移角之比(即层间位移角减震效果)从0.68降至0.25以下,有害层间位移角的减震效果从0.71降至0.4以下,加速度、基底剪力和倾覆弯矩的减震效果均从0.7左右降至0.5以下;对比不同的NSDO布置形式,对于有害层间位移角、加速度、基底剪力和倾覆弯矩指标,2NSDO结构和传统伸臂(conventional outrigger, CO)在下部、NSDO在上部(1CO+1NSDO)的混合伸臂结构具有基本相同的显著减震效果,均能降至0.55以下,NSDO在下部、CO在上部(1NSDO+1CO)混合伸臂结构的可降至0.82以下;对于层间位移角,2NSDO结构的减震效果最好,可降至0.25左右,1CO+1NSDO和1NSDO+1CO结构的分别降至0.3和0.4以下。综合考虑减震效果及对结构静力刚度的影响,工程中更推荐采用1CO+1NSDO的伸臂布置形式。

含单伸臂的框架-核心筒结构简化模型

对含单伸臂的框架-核心筒结构,将外柱和伸臂参与抵抗倾覆力矩的能力简化为抗弯弹簧,建立平面简化模型研究静力性能,分析伸臂设置对结构整体稳定性的影响.基于Rayleigh能量法提出求解单伸臂的框架-核心筒结构基本频率的近似理论解.针对某工程实例,对比分析理论简化模型和二维有限元模型的分析精度.结果表明,采用这种含弹簧的芯筒-刚臂结构简化模型既能准确分析该类结构的静力反应,又可以有效地估计其基本频率,计算精度满足工程结构设计的需要.

超高层框筒-伸臂结构受力和变形性能探讨

基于对某超高层框筒-伸臂结构的可行性研究,提出5种结构方案,研究了设置环向桁架和伸臂对结构体系受力和变形性能的影响。计算结果表明:在低烈度地区的超高层建筑,一般风荷载是控制性工况,整体稳定性可能会成为结构体系成立与否的决定性因素。若伸臂和环向桁架同时设置,可形成筒体、伸臂和框架柱共同工作,减小了核心筒承担的倾覆力矩,伸臂成为整个结构的第二道抗侧力体系,各类构件受力性能更趋于经济合理。同时,伸臂的设置会引起邻近楼层墙柱内力突变,故应对该区域结构构件提出更加严格的抗震措施,保证其不成为薄弱部位。对比分析结果认为:对此类结构体系应多方案论证其可行性和经济性,伸臂和环向桁架设置的位置、数量和截面尺寸的确定应综合考虑各项因素。

框架—核心筒结构伸臂的简化计算模型

将伸臂看作铁摩辛柯梁,核心筒看做底端固定上端自由的悬臂梁,伸臂对核心筒的约束作用看做抗扭弹簧,提出了新的框架—核心筒—伸臂结构的简化计算模型。本文计算模型更加符合结构实际受力,且使用方便。

带伸臂剪力墙筒体结构近似计算

伸臂结构高层建筑是近年来发展起来的一种高层建筑型式．本文在文献［１］基础上提出了均匀伸臂结构近似分析公式，算例表明，该公式计算简便，可为结构设计提供有用内力和位移．

伸臂式结构地震剪力图和弯矩图的理论包络线

本文以人工振型作为理论工具，推演出伸臂式结构地震剪力和地震弯矩的主、次上界的简练公式。不难理解，上界地震剪力图和弯矩图就分别相当于无数地震剪力图和弯矩图的包络线。文中还推演出主、次上界与等效静力解之间的一个十分简明的理论关系式。

带伸臂框架—筒体结构竖向地震反应分析

采用地震反应谱法计算带伸臂结构在竖向地震作用下的反应,讨论了伸臂的加入对结构竖向地震反应的影响,探讨了适应带伸臂结构的竖向地震反应计算模型和计算方法,结果表明在伸臂框架—筒体结构的顶部,竖向地震有可能起控制作用。规范采用的计算方法偏于保守且简单易行,是适合实际应用的方法。

超高层建筑伸臂桁架层结构的施工关键点分析与对策

设置于高层、超高层建筑中的伸臂桁架层的施工质量直接影响结构整体质量与安全,特别是劲性结构中的钢构件与钢筋的穿插是伸臂桁架层施工中的重点与难点,以厦门现代服务业基地(丙洲片区)统建区I-7地块二期工程为对象,针对伸臂桁架吊装的碰撞问题、吊装问题、焊接问题等展开分析,探讨相应的解决对策。

超高层建筑伸臂加强层结构设计相关问题研究

近年来,随着建筑业的不断发展与城市化进程的不断加快,城市中出现了越来越多的超高层建筑项目。超高层建筑是在常规高层建筑的基础上发展形成的一种高度更高、层数更多的建筑,它比常规高层建筑的设计要求更高、难度更大。一般在超高层建筑中都会设置伸臂加强层结构,这亦是一项重难点设计问题。本文首先分析了超高层建筑伸臂加强层结构设置位置的选择原则,然后结合实际案例对超高层建筑伸臂加强层结构设计的相关问题进行了研究,希望对这方面工作有所助益。

上海环球金融中心结构简化弹塑性时程分析及试验验证

鉴于上海环球金融中心结构体系及结构布置的复杂、结构高度及体型的超限,为了确保该建筑结构的抗震安全性和可靠性,除进行常规的计算分析外,还应对该结构进行弹塑性时程分析。本文建立了该结构的弹塑性时程分析简化模型,并编制了相应的计算程序。为了检验结构弹塑性时程分析的可靠性,首先对振动台试验的模型结构进行弹塑性时程分析,以便和试验数据进行对比。在此基础上对原型结构进行弹塑性时程分析,并对该结构进行了抗震性能评价。

框架承担倾覆力矩的合理计算方法

为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。

斜钢管混凝土柱框架-核心筒-伸臂桁架结构抗震性能研究

为明确钢管混凝土(CFT)柱框架-核心筒-伸臂桁架混合结构的抗震性能,结合典型工程“青岛海天中心”,采用MARC有限元软件对该结构体系进行抗震性能分析。分别进行了多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。结果表明:设置斜CFT框架柱可有效控制结构顶点位移,罕遇地震作用下,最大顶点位移较直CFT框架柱结构的降低约76.6%;斜CFT柱使地震剪力由核心筒向框架转移,转移后的地震剪力更接近双重抗侧力体系的设计要求,即在多遇地震作用下框架部分至少承担结构总底部剪力的20%;同时,结构倾覆力矩的变化与剪力相反。设置斜CFT框架柱的结构可充分利用材料性能,在发挥相同抗侧力作用情况下能取得较好的经济效益。在此基础上,对结构进行基于增量动力分析(IDA)的地震倒塌易损性分析,确定了结构塑性发展路径为连梁、核心筒底部、框架柱底端、伸臂桁架。易损性分析结果表明,CFT框架柱斜置未对结构抗震倒塌安全储备产生不利影响,依然表现出优异的抗地震倒塌能力;结构变截面楼层部分的连梁和周围墙底塑性损伤最为严重,在设计中应对其进行加强。

不对称收进框架-核心筒-伸臂高层结构抗震性能分析与设计

为研究不对称竖向收进高层结构的抗震性能,结合某233.1 m超限工程实例进行结构抗震性能分析与设计。结构采用钢管混凝土框架-核心筒-伸臂桁架体系,基于性能化抗震分析方法,对该结构进行多遇地震反应谱和时程分析、设防地震等效弹性分析以及罕遇地震弹塑性时程分析,获得了竖向不对称收进高层结构的楼层位移角和剪力分布,研究了伸臂桁架及核心筒等构件的抗震性能。结果表明,设置伸臂桁架后结构在多遇地震作用下的X向层间位移角由1/474减小至1/593,小于规范规定的层间位移角限值1/533;伸臂桁架构件尺寸应由设防地震作用确定,通过持续增加杆件尺寸并不能有效降低伸臂桁架杆件应力比;结构外框架承担的楼层剪力比最小为5.22%,外框架和核心筒能够形成双重抗侧力体系;伸臂楼层的外框架承担的楼层剪力比达到55.3%,表明伸臂桁架加强了外框架和核心筒的协同工作能力;设防地震作用下,结构底部加强区剪力墙等效拉应力小于混凝土抗拉强度标准值,对于个别等效应力较大的墙体应增加配筋予以加强;罕遇地震作用下,核心筒剪力墙轻微损坏,剪力墙损伤明显区域集中于伸臂桁架楼层及其相邻上部楼层,连梁损伤因子超过0.5,伸臂桁架满足预定的性能目标。

伸臂桁架对框架-核心筒-伸臂桁架结构侧向受力性能的影响

对国内部分300 m以上超高层建筑外框架柱布置情况进行了统计。就伸臂桁架对外框架承担倾覆力矩、剪力比影响进行了分析,得到了外框架承担剪力比与承担倾覆力矩之间的关系,表明框架-核心筒结构增设伸臂桁架后,外框架承担倾覆力矩增加同时承担剪力比降低。在此基础上,以一88层超高层建筑为研究对象,在6组不同外框架梁线刚度条件下,就伸臂桁架连接柱与其他外框架柱截面面积比对结构侧向受力性能影响进行了分析。结果表明:当外框架梁线刚度小时,将外框架柱截面面积凝聚在伸臂桁架连接位置,结构效率最高;当外框架梁线刚度大,外框架柱截面均匀时,结构效率最高。截面面积比变化对外框架柱承担的总倾覆力矩影响较小,但随着截面面积比增大,外框架承担剪力比逐渐减小。

高层建筑加强层的研究与应用分析

本文概括了加强层的研究状况，初步分析了加强层在高层建筑中的应用，指出还需要进一步探讨的几个问题。