带斜撑巨型框架-核心筒结构协同分析的哈密顿对偶体系

在连续化假定的基础上,将带斜撑巨型框架与核心筒分别等效为底端固定、上端自由的悬臂梁,等效后的悬臂梁具有弯曲刚度和剪切刚度。将楼板等效成刚性连杆,建立带斜撑巨型框架-核心筒高层建筑结构协同分析的计算模型。在哈密顿力学体系下对结构进行分析,导出哈密顿正则方程,采用精细积分法求解结构在侧向力作用下的位移与内力。用这种方法对带斜撑巨型框架-核心筒结构进行协同分析,理论推导思路清晰、过程简捷,数值计算易于编程、精度较高。采用本文方法对带斜撑巨型框架-核心筒高层建筑结构进行协同分析,可以准确把握结构的整体受力性能,在初步设计阶段对结构方案进行试算和快速分析。

出版大厦框架-双核心筒结构设计及关键问题研究

出版大厦为框架-双核心筒结构体系,采用YJK、ETABS软件对主体结构进行整体计算对比分析。为了满足建筑功能,针对结构的局部转换提出了3种解决方案,并分别通过有限元软件ABAQUS进行转换区3层框架力学性能分析。结果表明:结构在风荷载或地震作用下,主体结构不仅具有很好的抗震性能,而且能满足较好的经济性;局部转换最终采取斜柱转换方案;斜柱转换在竖向荷载的作用下,受力更加均匀,减少了结构节点区域的应力集中现象;在竖向荷载和水平荷载的共同作用下,由于斜柱对框支柱的支撑作用,转换结构的压应力区域由框支柱与水平梁连接处转移到斜柱与框支柱连接处,使整体性更加稳定,为项目结构设计方案选择决策提供参考。

厦门国际银行总部大厦框架-弱连接双核心筒超高层结构方案选型

厦门国际银行总部大厦地下3层,地上45层,建筑檐口高度210m,结构存在外框不连续、核心筒呈双筒布置且筒间连系弱等不利情况,同时有楼板不连续、扭转不规则、刚度突变、构件间断、承载力突变、局部不规则等多项不规则情况。为解决上述问题,设计中对整体结构方案、连接体类型、加强层方案等进行了比选分析。整体结构方案比选了巨型框架-核心筒结构和外框不连续的非典型框架-核心筒结构两种方案,二者主要结构计算指标均能满足设计要求,综合建筑功能及外观效果要求,采用外框不连续的非典型框架-核心筒结构方案。对结构加强层进行了敏感性分析,确定了加强层加强构件类型、构件布置及楼层设置方案,采用连接体空间桁架,以较小的代价实现了良好的结构性能。

某500m级巨型框架-核心筒结构超强地震作用抗震性能分析

通过初步弹塑性分析发现某500m级巨型框架-核心筒结构在罕遇地震作用下潜在的薄弱环节,分析了结构自身特点和外部输入特征共同导致破坏的原因,通过加强措施对薄弱部位进行改善;基于典型地震波,不断加大地震作用强度,考察结构在超强地震作用中的刚度退化过程,通过周期延长程度、能量耗散比例、外框剪力分担比例变化情况以及构件损坏水平等多个角度对结构的抗震性能进行评估;并通过振动台试验得到的刚度退化数据对分析结果进行校验。研究结果表明,该巨型结构抵御超强地震的总体冗余度较高;竖向收进、构件截面变化以及伸臂桁架等导致的刚度突变较易形成局部集中破坏,但出现破坏的顺序受地震动影响较大;非线性分析方法所得刚度退化规律与试验结果一致,在性能评估中可提供更加丰富的数据结果。

超高层建筑巨型框架-核心筒结构体系的三维半解析分析模型及其应用

将超高层建筑空间巨型框架-核心筒结构体系与其基础等效连续化为一个支撑在半无限大弹性体上的加劲薄壁筒组合体,建立了集地基、基础、上部结构为一体的三维共同工作分析模型;并以此模型,利用半解析方法讨论了该结构体系的共同工作特性。分析计算结果表明:模型的简化是合理的、可行的。

某稀柱巨型框架-核心筒结构方案对比分析

稀柱巨型框架-核心筒结构是目前超高层建筑中较多采用的结构形式,巨型柱的不同布置可以形成不同的结构方案,本文以天津市某超限高层建筑为工程背景,提出了4种方案,并采用ETABS软件建立了此4种方案的整体结构模型,对比分析了各方案在规范反应谱和多条时程工况下的受力性能及其经济性。结果表明,4种方案在受力性能上都能满足现行规范要求,在使用功能及建筑效果上又各有特点,可以综合各方需求灵活选用。

倾斜框架柱对框架-核心筒结构受力性能影响的初步分析

利用结构分析软件ETABS和规范反应谱对一个采用竖直框架柱的钢筋混凝土框架-核心筒结构计算模型和两个在底部10层含有不同倾角的倾斜框架柱的框架-核心筒结构进行常遇地震作用下的弹性地震反应分析,研究倾斜外框架柱对框架与核心筒受力和变形的影响。研究表明,倾斜外框架柱使核心筒墙肢和框架柱的受力发生改变,会减小结构的层间位移,增大框架承担楼层水平剪力和倾覆弯矩的比重。

斜柱对框架-核心筒结构的影响

由于建筑立面造型的需要,结构在上部楼层需要实现竖向整体内收,基础顶~5层、8~12层、18~22层和28~32层采用斜柱,采用YJK软件对比分析斜柱方案和转换方案对结构整体指标的影响,同时分析斜柱对结构梁板和核心筒的影响。结果表明,斜柱能够增加结构的整体刚度,同时对梁板产生拉力,应对斜柱起始处梁采取增设型钢和板加大配筋等措施保证水平力的传递,并应加强节点构造,使节点构造满足节点后于构件破坏。

框架-核心筒超高层结构中框架斜柱的受力分析与相关设计

结合某实际工程项目研究了框架-核心筒超高层结构中框架斜柱设计的关键问题,通过理论分析及模型对比研究了斜柱的传力机制及对主体结构的影响。研究表明:对于斜柱内倾框架,斜柱轴力水平分力可减小斜柱的剪力,对于斜柱外倾框架,斜柱轴力水平分力会增大斜柱的剪力;斜柱倾角变化楼层的框架梁轴力均明显大于其他各层,在结构设计时为确保框架梁的有效传力,需对框架梁进行在拉力作用下的强度和裂缝验算;设计时可仅考虑框架梁的水平传力,楼板可作为承担水平力的二道防线。

旋转斜柱框架-核心筒超高层结构受力分析与设计

对于旋转斜柱框架-核心筒结构,斜柱的存在会使斜柱本身、核心筒、梁和楼板产生比普通直柱结构更复杂的受力情况,使得旋转斜柱产生的水平扭矩对楼板传递扭矩的能力及核心筒的抗扭能力提出新的要求,需要考虑结构在竖向荷载下的变形和内力作为水平荷载分析工况的初始条件等。结合工程实例提出了该特殊体型结构设计的关键技术,研究了旋转斜柱对结构整体性能以及对楼板、核心筒等构件的影响,以及针对传力体系的特殊性和设计难点所采取的加强措施,确保该类结构的安全性。

巨型钢框撑-组合钢板墙筒体结构地震易损性分析

巨型钢框撑-组合钢板墙筒体结构是由巨型钢框架、巨型支撑、组合钢板墙核心筒和伸臂桁架组成的新型超高层结构体系。利用ABAQUS软件建立这种结构体系的计算模型,基于增量动力分析方法得到结构的易损性曲线,对结构的易损性能进行评估和分析。结果表明:巨型钢框撑-组合钢板墙筒体结构在设防烈度大震作用下发生倒塌破坏的概率较小,结构具有良好的抗震性能。巨型支撑可有效控制结构地震作用下的位移反应,减小各损伤状态的超越概率,提高结构的抗倒塌安全储备。

某带斜柱框架-核心筒结构办公楼设计

以带斜柱的框架剪力墙结构为例,对结构进行抗震下的计算,分析了结构整体和斜柱的受力性能;分析结果表明,结构整体及斜柱具有较好的承载和变形能力,能够达到期望的性能指标;通过结果查找薄弱构件,采取特殊的构造措施来辅助结构设计,可供类似工程参考。

高层框架-核心筒及衍生结构体系主要抗侧组件分析

为更加深入和系统地了解高层建筑中应用最广的框架-核心筒结构,基于构件的受力特点,首次提出了抗侧组件的概念,指出核心筒、腹板框架和翼缘框架为该种结构体系的三个主要抗侧组件。基于6栋普通框架-核心筒结构及衍生结构体系的高层塔楼,计算了主要抗侧组件所承担的倾覆力矩比例来衡量其抗侧能力,详尽剖析了抗侧组件的工作原理。通过量化各抗侧组件的抗侧效能,使框架-核心筒结构的抗侧体系设计更加明晰。结果表明:在普通框架-核心筒、筒中筒、带环桁架的框架-核心筒结构中,核心筒为关键抗侧组件;单独带巨撑或伸臂的框架-核心筒结构中,关键抗侧组件分别是腹板框架和翼缘框架。

带巨型柱钢框架—核心筒骨架结构参数分析

通过对带巨型柱钢框架—核心筒骨架结构体系的三维有限元分析,探讨了骨架结构中巨型柱位置、巨型柱与核心筒之间伸臂桁架的连接刚度对结构的顶点位移、最大层间位移角、剪力、地震倾覆力矩分配的影响,并与钢框架—核心筒结构作了对比,得出一些结论和建议。

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。

支撑巨型框架-核心筒结构体系抗震性能研究

以深圳平安金融中心为原型结构,提出支撑巨型框架-核心筒结构体系的概念,并以目前超高层常用的巨型框架-核心筒-伸臂桁架结构体系作为参照,开展了结构体系的抗震性能对比研究。研究结果表明,在两种结构体系抗侧刚度相近的工况下,支撑巨型框架-核心筒结构体系的用钢量显著降低。罕遇地震作用下,该结构体系的典型屈服路径为核心筒→巨柱→支撑→伸臂桁架。该结构体系显著增强了外框的抗侧刚度,提高了外框的剪力分担比例,使得内筒和外框的抗侧能力更加均衡,同时内筒和外框之间的竖向剪力连接需求降低,既减轻了核心筒损伤,又可降低伸臂桁架的刚度和杆件截面面积,并使伸臂桁架加强层与相邻上下层之间的层间刚度突变效应显著降低。因此,支撑巨型框架-核心筒结构体系是一种抗震性能优越的混合结构体系,适用于500 m左右及以上高度的超高层结构。

某超限高层办公楼结构设计与分析

某超高层办公楼主体高度约200m,框架-核心筒结构,存在4项不规则项,属于超B级高度的超限高层建筑。文中着重介绍了超限情况、性能目标,对跃层柱、斜柱、平面连接薄弱处楼板等关键部位采用有限元软件补充计算分析,采取相应加强措施后保证结构具有较好的抗震性能。对同类建筑的结构设计具有一定的借鉴意义。

某250m超高层建筑的塔楼结构设计分析

某超高层建筑高度为249.9m高度,位于6度设防地震烈度区,是采用叠合柱、型钢剪力墙并带有斜柱转换的框架-核心筒(双筒)结构体系。分析了整体结构在地震作用下的变化,并采用有限元软件着重分析了斜柱、型钢剪力墙和楼层楼板等构件的受力特点。结果表明,结构可满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的预期抗震性能目标要求,承载能力、变形能力、层间弹塑性位移、层间位移角可满足抗震性能目标C的各项抗震性能水准要求。

外框架柱倾斜对混合结构受力性能的影响

利用ETABS及SAP2000结构分析软件,对带倾斜外框架柱的型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构进行受力分析,分析表明,外框架柱的倾斜对结构整体位移没有影响,但在倾斜起始层引起较大的楼层水平力,应采取措施保证楼层水平力的传递。

巨型型钢混凝土框架-核心筒超高层结构抗震性能与破坏模式分析

巨型型钢混凝土(SRC)框架-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、钢筋混凝土核心筒和伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的超高层结构体系。以某超高层建筑为工程背景,建立有限元分析模型,通过反应谱分析、动力弹塑性时程分析和静力弹塑性分析,研究这种结构体系在地震作用下的变形、基底剪力及屈服破坏机制。分析结果表明:结构下部变形较大,反映出结构下部破坏比上部严重和核心筒破坏比框架严重这两种破坏趋势;结构呈现"连梁→墙肢→框架"的屈服机制,符合多道抗震防线的概念设计;结构的加强层、裙塔楼交接处以及结构底部容易首先破坏,设计中应当注意这些薄弱环节。