悬挂结构模拟振动台试验研究

为研究设置黏滞阻尼器的悬挂结构在地震作用下的抗震性能,对采用刚性连接杆连接和采用黏滞阻尼器连接的悬挂结构进行了1/20比例缩尺模型振动台试验,主要研究了模型结构的动力特性、阻尼比、结构响应及其减振效果。研究结果表明:与普通悬挂模型结构相比,悬挂减振模型结构自振频率有所降低,结构的阻尼比得到提高,特别是第一阶频率和对应阻尼比;悬挂减振模型结构的主体结构顶部和第五层悬挂楼层的加速度峰值响应均小于普通悬挂模型结构,其中悬挂楼层的加速度峰值响应最佳减振幅度可达94.34%。悬挂减振结构主体结构顶部位移峰值响应较普通悬挂结构有明显地降低,且不同的地震波输入有着不同的减振效果,其中Taft波的减振效果最好,El Centro波次之,最后是人工波;主体结构与悬挂楼面的最大相对位移却大于普通悬挂结构,说明主次结构之间的连接越强,其相对位移就越小。同时也说明悬挂减振结构正是利用悬挂楼层的摆动和黏滞阻尼器来耗散能量,从而有着较好的耗能减振效果。

筒体悬挂结构若干问题分析

以菏泽博物馆新馆项目为背景,从计算方法、构件受力和设计、整体屈服机制等八个方面对筒体悬挂结构体系做了较全面的研究。结果表明:1)计算筒体悬挂结构水平地震作用时无需调整层质量;2)规范底部轴力法、振型分解反应谱法并不适用筒体悬挂结构竖向地震作用计算,考虑最小限值调整后的吊柱设计仍可能偏不安全;3)采用长孔螺栓节点设计能让筒体悬挂结构吊柱在各工况下处于理想轴向拉压受力状态;4)中高烈度区吊柱在大震组合作用下可能受压,有必要复核其受压稳定和承载力;5)吊柱受力在小震阶段为恒、活载控制,大震阶段其恒、活载占比降低,地震逐渐起控制作用;6)合理的吊柱布置除满足建筑条件外,还需兼顾核心筒顶受力,减小筒顶不平衡弯矩;7)核心筒顶上包与否均能实现与屋面悬挂桁架的有效刚性连接;8)合理的筒体悬挂结构屈服机制就是落地核心筒的延性破坏过程,即始于连梁开裂破损,终于筒底墙肢钢筋拉屈、混凝土压溃。

悬挂结构施工中变形协调技术研究——以上海市金桥国培地块研发项目为例

悬挂结构外框钢结构施工完成后,随施工过程中荷载的不断增加,各层之间仍存在一定沉降变形量,不加以控制会产生一定的安全隐患。以上海市金桥国培地块研发项目为背景,分析项目施工过程中悬挂结构的变形特点,提炼总结项目在屋面处桁架下弦节点构造、悬挂外框混凝土浇筑控制、出屋面桁架防水构造以及悬挂楼层底部建筑节点等方面的技术优化处理方法。经监测,工程实施效果良好,相关技术方法有助于施工过程中的建筑结构变形协调,可为类似工程设计、施工提供借鉴。

某高层悬挂结构地震响应分析

为实现首层广阔的公共开放空间,上海某高层建筑采用屋顶桁架悬挂20层办公楼层。为正确地评估该高层悬挂结构在罕遇地震活动下的弹塑性行为,研究在罕遇地震下的变形形态和构件损伤情况,文中利用ETABS分析软件,选取7组7度50年超越概率2%的地震波三向输入,考虑材料非线性和几何非线性,对该结构进行罕遇地震弹塑性时程分析。分析结果表明,结构在罕遇地震下的弹塑性层间位移角满足规范要求,无严重破坏或者倒塌,罕遇地震下性能表现合理可靠。可为相关悬挂结构设计提供参考与借鉴。

某科研办公楼悬挂结构设计

本工程为一科研办公楼,为满足建筑独特的造型要求,结构体系采用带悬挂桁架的钢框架结构体系,屋顶结合建筑造型采用正交平面桁架,利用开洞的四角位置设置吊柱,将屋顶桁架下弦杆与三层楼面框架梁连接,组成了带钢桁架吊挂的钢框架抗侧力结构体系。对悬挂结构进行了对结构分别进行了小震反应谱、中震性能设计、楼板舒适度、防连续倒塌、关键节点等系列分析,各项分析结果表明,结构整体及各构件的抗震性能均能达到预期目标,结构安全可靠。

上海滨江城风塔高耸悬挂结构设计

上海滨江城风塔主体结构高度约180m,采用了钢筋混凝土筒体+外悬挂圆柱面斜交网格钢网壳的高耸悬挂结构体系。通过优化核心筒墙体布置及墙厚、分析筒体在重力二阶效应及水平荷载作用下墙肢拉压形态变化和屈曲模态、对比外悬挂幕墙对结构重心提高的影响,确保了主体结构具有良好的抗震性能。同时,结合风洞试验结果,在悬挂结构底端采用自主研发的连杆支座实现了铰接连接节点的功能,且分析结果表明:节点试验结果与节点设计的性能一致,说明节点设计可靠,可以保证外悬挂幕墙钢网壳的安全性。

某各层弱相关悬挂结构转换桁架设计及关键节点分析

某高层连体结构采用各层弱相关的悬挂结构体系,屋顶转换桁架悬挂8层以实现建筑挑空的造型,屋顶转换桁架最大悬挑跨度约15.5m。对多种屋顶主桁架方案进行计算分析,从构件内力、截面尺寸、对建筑的影响、竖向位移、施工难度及经济性等方面对各方案进行比选,最终确定了悬挑桁架的结构布置方案。采用多种计算模型对屋顶转换桁架进行包络设计,保证结构安全。通过拆除屋顶主桁架轴压力最大的斜腹杆进行抗连续倒塌分析,分析结果表明屋顶转换桁架具有足够的抗连续倒塌能力。通过对关键节点进行特殊设计实现各悬挂楼层弱相关的理念,并采用ANSYS软件对主要节点进行有限元分析验证了节点的安全性。通过采用合理的措施解决了钢管混凝土柱与剪力墙的连接构造问题。

某各层弱相关悬挂结构设计

某办公楼5层至屋面连体,9~16层局部挑空,且存在扭转、凹凸、楼板不连续、尺寸突变、构件间断5种不规则项,属于特别不规则的超限高层建筑。为实现9~16层挑空且通透的建筑效果,采用各层弱相关的悬挂结构体系,各悬挂楼层通过独立的钢拉杆直接与屋顶转换桁架相连,而下部悬挂楼层不与上部楼层直接相连。连接体楼板未执行《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)关于板厚的规定,楼板应力分析结果表明,楼板能够可靠地传递水平力。采用水平交叉支撑和加大配筋的措施对连接体进行加强。针对各层弱相关悬挂结构的特点,提出了恰当的施工次序实现结构优化。对钢拉杆连接节点、幕墙节点等关键节点进行了特殊设计,实现了各悬挂楼层弱相关的设计理念。

某各层弱相关悬挂结构抗震设计

某高层连体结构采用各层弱相关的悬挂结构体系,悬挂区偏置于结构一侧,在屋顶设置单侧悬挑转换桁架,主桁架悬挑约15.5m,9~16层各自独立地悬挂于转换桁架上。该结构存在扭转、凹凸、楼板不连续、尺寸突变、构件间断5种不规则项,属于特别不规则的超限高层建筑。为了减小屋顶转换桁架的内力和优化截面,悬挂部分的连接体楼板未执行《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)关于板厚的规定,楼板应力分析结果表明楼板能够可靠地传递水平力,在连接体及挑空区设置水平交叉支撑作为保证水平力可靠传递的加强措施。针对结构特点,提出了合理的抗震措施,采用多种软件(YJK、MIDAS Building、SAUSAGE)对结构进行小震、中震、大震下的计算分析,结果表明在大震作用下屋顶桁架及钢拉杆能保持弹性,整体结构能够满足C级抗震性能目标要求。

多层多点悬挂结构体系关键施工技术研究

为了研究多层多点悬挂体系施工技术,本文通过介绍杭州某公共建筑施工前期技术策划方案,分析了不同施工方案,提出采用临时支撑体系的从下到上的施工方案,确保了项目施工安全性、经济性、可操作性和工期,为类似悬挂体系结构施工提供参考。

某大跨环形悬挂结构设计研究

宜宾某游客接待中心主体结构环廊外径111m,内径87m,严格的外观要求和大跨度为结构设计带来挑战。介绍了接待中心环廊的结构体系选型与布置,创新性地采用了钢筋混凝土筒体支承钢箱梁悬挂的结构体系,利用8个筒体支承两榀巨环形钢箱梁悬挂。对结构设计中的关键问题进行了分析研究,通过合理的支座选择释放超长闭合环梁的温度效应,基本消除了温度作用下巨型环梁对下部混凝土结构的影响;对巨型钢环梁进行弯扭设计分析,确保关键受力构件安全;分析了楼盖结构竖向刚度的影响因素,进行了楼盖人行振动舒适度验算,通过设置TMD解决了楼板振动舒适度问题。最后介绍了结构预变形控制措施。

某各层弱相关悬挂结构施工模拟分析

某高层连体结构采用各层弱相关的悬挂结构体系,屋顶转换桁架悬挂8层以实现建筑挑空的造型。采用有限元软件MIDAS Gen对悬挂结构进行施工模拟分析,真实模拟了悬挂结构体系的成形过程,反映了结构各阶段的真实受力状态。通过对比分析证明用YJK等效模型进行结构设计是偏于安全的。两种施工方案的分析结果对比表明:采用施工控制措施实现了悬挂楼层钢梁的内力重分布,优化了梁高,具有较好的经济性和实用性。通过分析确定了屋顶转换桁架起拱值、楼层钢梁起拱值及钢拉杆的下料长度,避免了因楼面找平而造成楼面装修超载,保证了结构安全。通过计算确定了装修荷载及活荷载作用下相邻楼层的相对变形,验证了幕墙龙骨间隙取值的合理性。

劲性轮辐式张弦混合悬挂结构设计研究

劲性轮辐式张弦混合悬挂结构是一种新型的刚柔并济的结构体系,其结构系统主要由内外环梁、径向布置的钢拉梁及内外环双弦支系统组成。通过其在青岛市民健身中心体育馆结构中的应用,对该体系的传力途径及内力分布进行了分析研究;对内外环双弦支系统进行了参数化分析;对结构在施工阶段的预应力张拉进行了模拟分析;采用拆除构件法验证了结构的抗连续倒塌能力;并对其抗震性能进行了研究。研究结果表明,该结构体系的受力机理与建筑内凹屋盖的造型有很好的结合,径向布置的钢拉梁作为拉弯构件将内凹屋盖的竖向荷载传递至外圈受压环梁,内外环双弦支系统有效地改善了屋盖的承载性能并减小了屋盖的竖向变形,整体结构在极端条件下具有良好的抗超载能力和抗连续倒塌能力。

随机风振作用下非对称悬挂结构响应及等效风振力研究

针对非对称悬挂结构在随机风振作用下动力响应分析复杂的问题,提出其在顺风向作用下水平和竖向耦合振动响应的分析方法。首先,建立非对称悬挂结构在顺风向脉动风振作用下水平和竖向耦合振动的动力方程,利用实模态振型分解法获得以实模态广义坐标表示的风振动方程,并利用有限元软件获得实模态振动参数;然后,基于复模态法和虚拟激励法获得悬挂结构位移、速度、实模态广义坐标等响应量的统一形式频域解,并基于二次式分解法获得了上述响应量谱矩和方差的简明封闭解以及非对称悬挂结构在顺风向风荷载作用下结构等效风振力的计算式;最后,通过算例分析,验证了所提封闭解的正确性,并研究了非对称悬挂结构动力响应及等效风振力受广义坐标的影响。研究表明,在顺风向风荷载作用下,结构将同时产生横向与竖向振动,且竖向振动不可忽略。

大跨度钢筋混凝土悬挂结构施工控制实践

为解决大跨度钢筋混凝土悬挂结构施工问题,本文结合广东河源广播电视中心一期工程实际情况,在明确工程施工难点和相应的解决对策基础上,从施工准备入手,对大跨度钢筋混凝土悬挂结构施工技术与控制要点进行深入分析,以期为相关人员提供参考,保证大跨度钢筋混凝土悬挂结构施工质量。

考虑人体舒适度的大跨度悬挂结构振动控制研究

大跨度悬挂结构动力特性复杂,悬挂楼板在人行荷载激励下容易产生较大振动。在研究某大跨度悬挂结构自振特性的基础上,针对大跨度悬挂结构在不同工况人行荷载激励下楼板的竖向振动,提出了在悬挂楼板上布置多组不同参数TMD(MTMD)的振动控制方法。根据大跨悬挂结构的动力特性,对减振系统的布置位置以及参数设置提出了实用的设计方法,其中各TMD的自振频率需要结合结构竖向自振频率以及人行荷载的激励频率来确定。工程实例的减振分析结果表明,设置MTMD系统并合理选取其参数后,快、慢走激励下楼板的竖向振动均可以得到较好的抑制,平均减振效果可以达到20%,从而使结构在使用时满足人体舒适度的要求。在实际工程应用前需要对实际结构进行动力特性测试来减小各种因素可能带来的误差。

核心筒部分悬挂结构振动台试验及分析

提出核心筒部分悬挂结构体系,该体系将框架-核心筒结构有多道抗震防线的优势与核心筒悬挂结构减震性能好的优势相结合:在地震反应相对较小的底部采用框架-核心筒结构,在地震反应相对较大的上部采用核心筒悬挂结构,并采取在悬吊结构楼板与核心筒之间设置阻尼器和设置素混凝土连接键的构造措施,实现对结构地震反应的有效控制。进行了一个8层1:10比例的核心筒部分悬挂结构模型的模拟地震振动台试验研究,分析了结构在弹性阶段、弹塑性阶段的动力特性以及该结构在不同峰值加速度的El Centro地震波作用下的地震反应,建立结构分析模型,用SAP2000程序对该结构进行了弹性和弹塑性时程地震反应分析,计算结果与试验结果吻合较好。试验及分析表明,该结构具有良好的减震性能。

高层悬挂结构卸载分析与监测

高层悬挂结构因其悬挑跨度大、施工难度高,在采用顺向施工方法时需在悬挂结构下方设置临时支撑,待其与主体结构形成整体后再拆除临时支撑.临时支撑卸载过程较为关键,在此过程中结构受力体系会发生重大转换.为验证卸载技术的可靠性确保结构安全,以珠海仁恒滨海中心复杂高层悬挂结构为例,分别采用位移控制和支撑反力控制两种方法对其卸载过程进行了分析,并在卸载实施过程中选取关键构件的应力及关键点的竖向变形进行了跟踪监测.卸载分析与实测数据对比表明:以位移控制卸载和以支撑反力控制卸载对于刚度较大的本悬挂结构而言结果较为接近,且与实测结果总体相符;卸载完成后结构整体受力体系形成且趋于稳定.在此基础上,对悬挂结构卸载敏感性进行研究,通过对最不利支撑反力及支撑点变形进行分析,发现卸载过程中某一支撑点失效会导致其相邻支撑点反力、上部桁架的竖向变形及杆件应力发生较大变化,因此卸载过程中应采取有效措施以避免该类意外问题发生.

半柔性悬挂结构体系的减振机理及其减振效果分析

提出一种新型高层建筑半柔性悬挂减振结构体系。给出体系的结构方案,简化计算模型及多自由度体系运动方程;在时域内输入El Centro波和Taft波来阐明体系的动力特性;基于随机地震动激励采用复模态解耦与虚拟激励法相结合,推导这种体系的随机动力响应表达式;编制相应程序以主体核筒顶点位移和柔性层层间位移为控制目标,对影响结构动力响应的阻尼器刚度和阻尼系数及柔性悬挂楼段设置位置进行优化分析。结果表明:这种体系能够较好地降低地震响应,有着较大的柔性层层间位移和较小的悬挂楼段层间位移;存在最优的阻尼器阻尼系数,能够明显减小主体核筒动力响应;阻尼器的刚度有助于控制柔性层的层间位移;悬挂楼段设置在结构上部对顶点位移的减振效果更好。

悬挂结构变形控制顺向施工新工艺

悬挂结构采用常规的自下而上施工程序时,必须经过柱受压的施工状态向柱受拉的设计状态转化,在江苏邮政指挥中心施工中,采用临时设置的预应力钢绞线索的预应力张拉与释放来实现受力状态转变过程中的悬挂结构变形控制新工艺。