超高层框架-带加强桁架双扁筒结构体系抗震性能及破坏模式研究

基于某349.8m超高层工程案例,为解决其大高宽比体型下的抗风和抗震问题,并综合考虑建筑使用功能、结构体系与建筑体系的协调性,提出一种新型建筑结构体系"框架-带加强桁架双扁筒结构体系",对其进行大震及超大震弹塑性分析,研究其在地震作用下的抗震性能和破坏模式。经研究分析可知,框架-带加强桁架双扁筒结构体系结构周期和刚度主要由核心筒刚度和加强桁架刚度控制;大震作用下,结构体系X向和Y向表现出较大的差异性,剪力墙损伤主要集中在核心筒与加强桁架相交的节点区域和核心筒底部加强部位,构件性能满足规范要求;超大震作用下,结构体系破坏顺序为连梁-桁架-核心筒,破坏模式合理,且并未出现通缝等严重破坏,结构体系安全可靠。

强风区大高宽比超高层框架双扁筒体系分析与结构设计

国维中央广场二区项目位于珠海市香洲区,结构高度为349.8m,结构高宽比达9.8,为强风区大高宽比超高层建筑。为解决其大高宽比引起的风荷载和地震作用下刚度不足的问题,保证建筑品质需求,提出了一种契合本项目的"框架-带加强桁架双扁筒结构体系"。本文重点研究该体系的不同方向的受力机制、变形特征及抗风和抗震的机理,对其进行小,中,大震性能设计,表明该体系具有良好的刚度,在大震下有合理的屈服破坏机制和良好的抗震性能。同时,塔楼顶部钻石博物馆体系会引起主体结构竖向荷载分布不均,风荷载和地震作用下偏心受力等问题,为了保证其安全性,在钻石博物馆平面层采用整层水平撑将其水平力传递给筒体,提高其性能目标保证它的安全。对整体结构进行考虑收缩徐变的实际施工分析,评估顶部荷载的不均匀分布引起的水平位移以保证其正常的使用功能和建筑的品质。

超高层项目重力荷载作用下收缩徐变分析

该项目结构高度为349.8m,与常规超高层建筑的框架核心筒体系不同,采用X向框架-带加强桁架双筒结构体系,Y向剪力墙结构体系。考虑混凝土收缩徐变效应,对这一新型结构体系进行从开始施工到投入使用20年重力荷载作用下的长期变形分析,研究在重力荷载长期作用下,该新型结构体系的竖向变形和水平变形规律;以及因混凝土收缩徐变造成的框架柱和核心筒变形差对框架柱、框架梁和加强桁架内力的影响。研究表明,该项目最大竖向变形发生在中上部楼层,混凝土收缩徐变不会加剧该结构体系的水平变形,因混凝土收缩徐变效应产生的框架柱、框架梁附加内力不可忽略,设计中需予以考虑。

南京青奥中心项目关键创新技术与应用

文章以南京青奥中心双塔楼及裙房工程为背景,重点阐述了超高层建筑逆作法协同控制高度、密柱框架-核心筒无加强层结构体系、地下密排桩柱体系、逆作面设置、地下结构转换体系等设计技术,大截面高承载力工程桩、超长超重高精度钢立柱水下暗插技术,超深地下连续墙先置式钢箱混凝土接头、地下竖向结构界面处理等施工技术,智能监测和数值模拟分析技术。

杭州市西湖区体育场看台索膜结构加固研究

杭州市西湖区体育场看台的索膜结构因施工中所有钢构件采用低一级牌号的钢材等原因,对该结构重新进行内力和位移验算。为使其能够正常工作,对现有结构进行加固。基于自编软件和SAP2000有限元软件对施工状态和加固方案进行详细分析与比较,最终确定最优的加固方案。该方案包括结构体系加强和钢构件截面加固,且工程可实现性强,加固处理后结构在恶劣荷载条件下能够正常工作。

六杆四面体单元组成的新型球面网壳及其静力性能

提出了一种新型球面网壳,它由投影为四边形平面的六杆四面体单元集合组成,网壳的成形构造简单,便于工业化预制生产和装配化施工.这种杆件数和节点数相对较少、网格抽空的球面网壳,也能发挥双层网壳的作用.文中给出并讨论了新型球面网壳的基本结构体系和加强结构体系.为提高结构的刚度和稳定性,网壳的上、下弦节点可采用刚接节点、半刚接半铰接节点和铰接节点,可形成四种节点布置方式和杆件特性,即四种不同计算模型的球面网壳.本文作了竖向荷载作用下的受力特性分析,获得了基本与加强结构体系、四种节点布置方式的网壳内力、位移的基本规律和相互差异,为工程设计和结构选型提供了依据.

六杆四面体单元组成的新型球面网壳机动分析

对平面投影为四边形的六杆四面体单元组成的新型球面网壳全铰接基本结构体系进行了系统的机动分析.若采用传统的Maxwell准则分析,该网壳的基本结构体系被认为是一个静定结构.而基于平衡矩阵理论进行分析时,可以发现该网壳的基本结构体系是一个静不定、动不定体系.利用平衡矩阵的物理意义和矩阵的初等变换,证明了新型网壳基本结构体系的机构位移模态数与沿圆形平面径向布置的六杆四面体单元数是相等的.在此基础上给出了新型网壳加强结构体系的形成依据,并提出两种适于工程应用的结构体系加强方式.

六杆四面体单元组成的新型球面网壳的稳定性能分析

对平面投影为四边形的六杆四面体单元组成的新型球面网壳进行了稳定性能分析,包括特征值屈曲分析和考虑初始缺陷的双重非线性分析.分析工作主要由两个方面展开,一是对球面网壳的基本结构体系和两种加强结构体系的四种采用不同刚、铰接节点布置方式的计算模型进行稳定性能对比,二是对采用同一种刚、铰接节点布置方式的不同结构体系的稳定性能进行比较.由此得到了刚、铰接节点布置方式对网壳结构稳定性的影响,以及加强杆件对不同计算模型稳定性能提高效果的差异.根据对比分析的结果,结合实际工程经济、技术指标的要求,提出了这类新型球面网壳宜优先选用的结构和节点体系.