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。

新型钢管混凝土端柱-带钢斜撑混凝土剪力墙设计方法研究

为满足在多层建筑底部设置大跨空间的建筑功能布局,国家会议中心二期项目结构设计采用了大跨多层叠合布置的结构体系。为满足转换桁架支座刚性连接要求、同时提高转换层抗侧刚度,采用了一种新型钢管混凝土端柱-带钢斜撑混凝土剪力墙作为转换桁架支承构件及结构主要抗侧力构件。针对本项目新型组合剪力墙构件进行了缩尺模型拟静力试验研究,包括破坏形态、刚度、承载能力等;根据试验结果,结合现行规范要求,提出了该新型组合剪力墙简化设计方法及截面控制要求并在设计中有针对性的采取了构造加强措施。研究显示,国家会议中心二期项目采用的新型钢管混凝土端柱-带钢斜撑混凝土剪力墙具有良好的受力性能,承载力及刚度均大幅提高,满足工程实际需求。

钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点抗震性能试验

为满足建筑造型中设置钢管混凝土斜柱的要求,在结构中形成了钢管混凝土斜柱与环梁相交的抗剪环-环梁节点。检验这种斜柱抗剪环-环梁节点的抗震性能,进行了2个2/3缩尺比例的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁梁柱组合体的低周反复加载试验。试验结果表明,通过对环梁的合理配筋构造,即使试件最终破坏发生在环梁内,仍能够使组合体具有足够的变形能力和耗能能力;由于钢管混凝土斜柱与环梁节点承载能力相对独立,即使环梁最终发生破坏,对钢管混凝土斜柱的纵向承载力也不致造成较大影响。

斜柱网格体系内部混凝土浇灌实体模型及检测试验研究

钢管混凝土斜柱体系内部浇灌混凝土的密实度质量是保证整体结构承载性能的重要因素。以X形平面斜柱节点、K形空间斜柱节点为例,建立钢管混凝土斜柱的足尺试验模型,通过超声CT技术检测其内部浇灌混凝土的密实度,以获得合理有效的浇灌工艺并应用于工程;进而针对斜柱网格体系的混凝土密实度检测布置进行了研究。结果表明:试验模型钢板较厚时,采用CT成像检测可获得精确结果;试验模型浇灌工艺满足密实度要求时,实际施工应采用相同工艺以保证质量;对于混凝土密实度不足之处,可采用钻孔压浆法补强,而后补焊封回;钢管混凝土斜柱内部混凝土密实度检测布置包括斜柱构件检测数量、横截面检测位置两方面。

钢管混凝土斜柱制安及空间定位施工技术

随着型钢混凝土结构、钢管混凝土结构的广泛采用,建筑造型更加丰富。型钢柱、钢管混凝土柱施工时容易造成斜柱空间定位不准确,影响上部梁柱定位。在省会文化艺术中心工程中,从加工质量检查着手,利用全站仪空间定位技术,顺利完成了该工程的斜柱安装,总结了一套施工工艺及操作要点。

山东港口大厦结构设计

山东港口大厦采用钢管混凝土柱-钢梁-钢筋混凝土核心筒混合结构体系,角部6根斜钢管混凝土柱由下至上逐层缩进,与向上收紧的风帆形态相呼应。结构存在各层楼板局部不连续、跃层柱和高度超限等不规则项,按C级抗震性能目标进行性能化设计,采用SAUSAGE进行罕遇地震作用下的弹塑性分析,找出结构薄弱部位和构件,并采取针对性的抗震加强措施。空中大堂采用“刚柔结合”的钢-索网幕墙体系,介绍了支撑幕墙的主体结构。采用ANSYS对钢管混凝土柱斜柱变直柱节点进行了有限元分析。分析结果表明结构抗震性能良好,满足设定的抗震性能目标。

超高耸异型雷达塔结构的施工变形研究

某新一代天气雷达塔是高度117.9 m的超高耸异型建筑,采用钢管混凝土斜弧柱框架-钢筋混凝土圆核心筒结构体系。斜弧形、变截面构件的大量应用使得施工变形较常规建筑更加复杂、难控制,将严重影响结构受力和建筑外观。为尽量避免内外结构的竖向变形差,采用Midas Gen软件模拟雷达塔的施工过程,探讨其特殊结构体系下变形差的变化规律,推导倾斜钢管柱的竖向变形补偿公式,以调整外部钢管斜柱的下料长度。结果表明,经高程补偿后的钢管柱能按预期达到设计标高,有效减轻了施工变形差的不利影响。

某特别不规则多层结构选型与设计

本文介绍了某艺术中心特别不规则多层建筑的结构设计,分别从结构特点、结构选型与布置、关键构件设计等方面进行剖析。结合本项目的建筑设计特点,重点梳理上部结构防震缝的设置、钢管混凝土斜柱的设计、屋面大跨钢桁架的计算。采用YJK结构计算软件进行结构整体计算分析,并对关键构件进行性能化设计,以确保结构的安全性和舒适性。计算结果表明,提出的结构设计方案合理,能够满足项目预定的抗震性能目标,其设计方法和加强措施对于今后类似的复杂结构工程具有一定的参考和借鉴意义。

重庆塔结构设计

重庆塔是总高度430m的超高层建筑,建筑造型呈下大上小,采用钢管混凝土斜柱框架-核心筒-环带桁架结构体系,无伸臂加强层。对该工程结构特点与结构体系的选择进行了阐述,针对超限情况提出了相应的抗震措施以及抗震性能目标,依据相关规范及风洞试验结果,对结构设计方案及整体性能进行了详细研究,对斜墙转换、加强层比选、大直径钢管混凝土柱计算长度取值、防连续倒塌分析等进行了探讨。结果表明,整体结构及构件的抗震性能均能满足抗震性能目标要求,结构防连续倒塌分析满足要求,结构体系合理、有效、安全。

中山古镇灯都商厦体形复杂超高层结构设计

中山古镇灯都商厦呈传统油灯状,其体形凹凸变化十分突出,结构设计具有非常大的挑战性。虽然有些方面突破了国内规范的限制,但结合工程本身的特性,结构设计上采取了多种结构体系相结合的措施,以保证体形复杂的结构在侧向刚度上的均匀性。工程利用巨型斜置钢管混凝土柱、外包钢板混凝土剪力墙、钢结构桁架、跨楼层交叉撑、加强层等组成了刚度、延性和稳定性均良好的结构体系。根据需要,结构体系沿高度进行转化,有效地解决了刚度突变、整体倾覆、中部球状悬挑等难点。经过反复的分析计算,确保了工程的安全性和经济性。

南京美术馆新馆结构设计

南京美术馆新馆建筑外形独特,结构存在平面不规则、竖向不规则、大悬挑等超限情况。介绍了该工程采用的结构体系,设计过程中的技术难点、解决方案和采取的针对性措施,通过多种计算分析软件对结构进行了中震、大震计算,楼盖舒适度,防倒塌设计,节点有限元等专项分析。结果表明:本工程结合建筑元素所采用的组合筒体-斜柱-钢桁架混合结构具有良好的受力性能,能够达到既定的抗震性能化目标。

大连国际会议中心斜折柱试验研究

由于建筑方案需要,大连国际会议中心工程中设计了一批钢管混凝土斜折柱,斜折柱下部竖直,中部开始弯折,且折角较大,其上部为支撑钢平台,斜折柱受力状态复杂。通过试验,对斜折柱的极限承载力、延性、刚度等力学性能进行了研究。研究表明,斜折柱上下柱折角处应力集中现象明显。采用加厚折角处钢板厚度、增加纵肋、折角处采用整板连接等措施可提高斜折柱承载能力,满足工程需要。

南京站斜拉索锚固节点模型试验

较详细地介绍了南京站主站房斜拉索锚固节点的试验过程 ,包括有限元计算、试验装置设计、试验结果分析等。本次试验工作分为两部分 ,即设计索力试验和 2倍的设计索力试验。通过对试验过程和试验结果的分析 ,研究了这种斜拉索锚固节点的受力特性和可行性 ,为类似节点的设计与试验提供参考和依据。

中山古镇灯都商厦体形复杂超高层结构设计关键技术

中山古镇灯都商厦呈传统油灯状,其体形凹凸变化十分突出,采用单一的结构体系很难满足抗侧刚度的全楼均匀性,给结构设计造成了非常大的挑战。为此,结合工程本身的外形变化特性,结构设计上采取了多种结构体系相结合的方法,根据不同平面尺寸对整体刚度的影响以及各种体系对抗侧刚度的贡献,交替采用了多种结构体系,以保证体形复杂的结构在抗侧刚度上的均匀性。工程利用巨型斜置钢管混凝土柱、内置钢管混凝土剪力墙、钢结构桁架、跨楼层交叉撑、加强层等关键技术组成了刚度、延性和稳定性均良好的结构体系,有效解决了刚度突变、整体倾覆、中部球状大悬挑等难点,对各构件交叉、楼层转换等关键点均采用了针对性措施,确保工程安全和有效实施。

济南省会文化中心图书馆结构设计

主要介绍了济南省会文化中心图书馆的结构设计,该工程为外圈采用斜钢管混凝土柱的框架-剪力墙结构,U形大堂内设有独立的蛋形报告厅、内连桥以及屋面采光顶等大跨钢结构,也有高度达28m的折形抗风柱,是一复杂超限高层建筑。设计人员通过计算分析和采取必要的加强措施,使其满足规范和超限审查的安全要求。

株洲体育中心雨篷结构设计分析

对株洲体育中心工程大跨度、形状复杂的雨篷结构的风洞试验结果与荷载规范取值进行了经济合理性和安全性分析。通过方案比较和分析,对雨篷主体结构选择较经济、易施工的焊接球空间网架形式,并对复杂结构的支座节点和支撑柱进行合理的布置和设计,如采用支座群嵌固解决很不规则网架结构的倾覆力和扭曲力问题,采用钢管混凝土叠合斜柱、钢管混凝土长柱以解决奇形柱的受力和变形问题。经过建成后一段时期的正常使用过程,工程的雨篷网架及下部承力结构不仅满足设计规范要求,还具有较好的设计合理性和经济效果。