巨型框架结构与巨型框架-次框桁架结构抗震性能对比分析

运用ANSYS大型有限元软件对巨型框架结构进行三维建模,同时根据用钢筋混凝土斜撑框架结构体系代替框架-剪力墙结构体系的思路,提出了一种巨型框架-次框桁架结构新体系,建立了巨型框架-次框桁架结构有限元模型。对两种结构进行了模态分析和动力时程响应分析,同时进行了抗震性能的对比。计算结果表明,巨型框架—次框桁架结构这一新型体系是有可行性的,为以后巨型结构的研究发展提供了一种新的思路。

巨型框架-次框桁架结构抗震性能分析

提出了巨型框架—次框桁架结构体系。采用ANSYS有限元程序对巨型框架—次框桁架结构体系进行了抗震动力时程分析,讨论了该结构体系在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。计算结果表明,巨型框架—次框桁架结构体系具有良好的抗震性能,能够提高巨型框架结构的抗震性能,不但可以有效地降低结构构件的地震内力,同时也不会给主框架结构体系的布置带来较大的影响,巨型框架—次框桁架结构是一种抗震性能良好的结构体系。计算结果对巨型结构的抗震设计有较大的参考价值。

巨型框架-次框桁架结构体系隔震减震性能研究

通过在巨型框架-次框桁架结构中增加隔震装置,得到巨型框架-次框桁架结构隔震减震体系。采用ANSYS有限元程序对该隔震减震体系进行了隔震减震动力时程计算,得到该结构体系在多条地震波作用下的地震响应。计算结果表明,巨型框架-次框桁架结构隔震减震体系是一种抗震性能良好的结构体系,可改善巨型结构的受力,具有优良的抗震性能:主、次框架顶点位移相对于巨型框架-次框桁架结构的顶点位移明显减小,主框架位移最大减少约47%,次框架最大减少约64%;主框架地震内力最大值响应低于巨型框架-次框桁架结构,剪力减少约33%,弯矩减少约34%。计算结果对巨型结构的抗震设计有较大的参考价值。

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。

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。

钢框—桁架组合结构的静力分析

介绍了钢框—桁架组合结构是一种新型的钢—混凝土组合结构形式,应用有限元法对钢框架与钢框—桁架组合结构进行静力分析,通过比较得到该结构形式在自重、用钢量等方面的优势,并对节点及支撑提出构造处理措施。

超高层钢结构中桁架层下连次柱施工技术

介绍一种超高层巨型框架结构桁架层下连次柱的施工技术。通过在次柱施工过程中,采用专门设计的临时支撑系统,合理安排施工顺序,控制加载程序和实施结构变形监测等一系列手段,保证上部桁架结构在加载完成之前可自由变形,整个巨型结构体系能够按照设想的分工协作方式进行传力,从而实现巨型框架结构体系中结构的水平荷载与竖向荷载主要由巨柱和桁架组成的巨型结构承担,次柱只承受本层竖向荷载或者上部传递的少数竖向荷载的目的。

超高层建筑结构体系的新发展

本文首先介绍了世界上超高层建筑结构体系目前的发展形势;接着介绍国内外正在建设或计划建设的数个超高层建筑工程实例,简要分析了各工程的建筑特点、结构体系和受力性能,通过这些实例来说明支撑框筒结构体系、多重组合巨型结构体系、成束筒结构体系、扶壁式筒体、扇形支撑结构体系等新型结构体系在超高层建筑工程中的应用和各自独有的优势;最后简要介绍了韩国的超高层发展计划和规划在上海建设的仿生大厦,展望了超高层建筑结构体系未来的发展。

李自健美术馆钢结构基于性能的抗震设计

李自健美术馆采用巨型框架-支撑钢结构体系,圆环工作室以3个巨型柱悬挑的17榀主桁架为受力骨架,主桁架通过内、外环桁架连系为一个整体,环向最大跨度44.6 m。采用基于性能的抗震设计方法,提出适合该工程实际情况的抗震性能目标和不同构件的抗震性能设计指标。对结构进行小震弹性、中震弹性和中震不屈服验算,以及大震作用下的弹塑性分析。结果表明,仅支撑和巨型柱柱底出现塑性铰,数量不多,塑性发展不大。结构整体抗震性能良好,关键构件的抗震性能指标满足预设的性能要求。

钢结构提升井塔体系的探讨

提升井塔承担着矿井生产的人员升降、设备运送、矿产资源提升等任务,是矿井生产的重要构筑物。目前国内井塔的结构型式多以钢筋混凝土结构为主,其刚度大、承载力高,但缺点是自重大、施工周期长、占用井口时间长,钢结构井塔自重轻,抗震性能好,具有很好的应用前景。根据井塔的工艺要求、功能特点,结合钢结构的受力特性,从结构的平面和竖向布置、抗侧力体系构造等方面分析了钢结构井塔的结构体系,包括钢框架-支撑体系、巨型钢框架体系、桁架筒体体系,阐述了各体系的优点和存在的问题。重点对钢框架-支撑体系进行了计算分析,为钢结构井塔的设计提供参考。

山东平安金融中心塔楼结构设计

山东平安金融中心塔楼建筑高度360m,地上结构采用型钢混凝土框架柱-钢框架梁和钢筋混凝土核心筒组成的双重抗侧力体系,并布置3道加强层。塔楼中区外框柱均倾斜布置以满足建筑外立面的变化。塔楼为超高、超限结构,风荷载按照《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)及风洞试验结果包络设计。采用ETABS和YJK两种软件对主塔楼结构进行弹性分析,并采用LS-DYNA软件进行动力弹塑性分析。塔楼各项分析结果均满足规范及超限审查要求,并满足设定的抗震性能目标,塔楼整体结构安全可靠。

超高层钢结构中桁架层下连次柱施工技术

对超高层巨型框架结构桁架层下连次柱的施工技术进行介绍。通过在次柱施工过程中采用专门设计的临时支撑系统,合理地安排施工顺序,控制加载程序和实施结构变形监测等一系列手段,保证了上部桁架结构在加载完成之前可自由变形,整个巨型结构体系能够按照设想的分工协作方式进行传力,从而实现了巨型框架结构体系中结构的水平荷载与竖向荷载主要由巨柱和桁架组成的巨型结构承担,次柱只承受本层竖向荷载或者上部传递的少量竖向荷载的目的。

八柱巨型结构在广州东塔超限设计中的工程应用

广州东塔采用了带伸臂桁架的巨型框架-核心筒体系,其中巨型框架由8根巨柱和6道环桁架组成。从项目背景、结构体系及关键构件设计等方面介绍了基于性能化抗震(风)设计的原则;从结构概念出发,深入研究结构在地震(风)作用下的响应,并针对巨型柱、C80高强混凝土和内嵌双层钢板混凝土组合剪力墙等关键设计提出建议。

海口双子塔-南塔结构设计关键技术研究

海口双子塔-南塔项目位于海南省海口市,为8度0.30g设防烈度地区在建的超高层建筑,建筑高度为428 m,结构屋面高度为402.8 m。结构采用了空间双向倾斜的巨柱、折线形布置的腰桁架、外凸的巨型支撑和复杂转换结构等形式。对于结构设计中的关键问题,进行了风洞试验、模拟地震振动台试验、关键构件及复杂节点试验和多种分析方法的研究,证实在高烈度、高风压地区采用巨型支撑框架-核心筒-伸臂桁架结构体系是可行的,保证了结构的安全性和经济性。振动台试验结果表明,设置巨型斜撑的外框在地震作用下刚度退化小,具有较好的抗震性能。对于复杂空间布置的外框结构,楼板刚度及传力机制对结构体系影响较大,需要考虑多种情况进行包络分析设计。针对场地条件和上部结构特点,采用了变刚度调平设计方法及大长径比的桩基,通过上部结构-桩-土共同分析保证了结构的安全性和经济性。

上海中心大厦结构分析中若干关键问题

上海中心大厦高632m,采用了巨型框架-核心筒-伸臂桁架抗侧力结构体系,为钢-混凝土混合结构。简要介绍了该结构工程的建筑设计、结构体系特点以及结构整体设计指标,并对计算结果进行分析。针对结构分析中若干关键问题的分析结果:结合规范与建筑功能布局,合理确定了结构活荷载取值;对结构进行了详细的风致响应研究,将风洞试验结果与荷载规范结果进行比较,并探讨了两者之间的差异;对结构进行了详细的地震作用反应分析,确定了性能化目标和地震动反应谱,得到了结构的抗震可靠度;对巨型柱承载力以及延性进行了详细研究,分析了巨型柱钢骨选型的影响因素;对结构用钢量进行了合理优化,并采取了具体的优化措施,可节省钢材12000t;罕遇地震作用下弹塑性时程分析表明,结构能够满足抗震性能化目标,具有较好的延性。

黏滞阻尼伸臂桁架布置对超高层建筑抗震性能的影响

超高层建筑中利用伸臂桁架布置黏滞阻尼器,可避免传统刚性伸臂桁架所带来的不利影响。为探讨伸臂桁架布置形式对超高层建筑结构中黏滞阻尼器的减震效果和对局部构件受力的影响,以一个8度区、407m高的巨型斜撑框架-核心筒结构为例,通过动力弹塑性时程分析,研究黏滞阻尼伸臂桁架分别按通过内柱或避开内柱直接由核心筒悬挑两种方案设计时结构的整体抗震性能和构件内力。结果表明:两种设计方案均可有效协同核心筒和外框架共同受力,但当伸臂桁架经过内柱且弦杆布置在楼面时,因桁架端部受楼面约束,黏滞阻尼器变形受到限制,不能充分发挥作用。当伸臂桁架改为避开内柱、直接由核心筒悬挑,且弦杆脱离楼板约束可自由变形时,黏滞阻尼器耗能能力大幅提升,即使主体结构因塑性损伤产生一定偏位,黏滞阻尼器仍可适应变形继续耗能;因黏滞阻尼器耗能作用明显,主体结构变形得到有效控制,与其相连的巨柱和核心筒负担减轻,结构抗震性能得到一定改善。