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。

某框架-核心筒超高层塔楼结构设计

某框架-核心筒超高层塔楼,为超B级高度建筑,高宽比7.21。为减轻自重并增加结构抗侧刚度,采用型钢混凝土柱+钢筋混凝土核心筒+环带桁架+伸臂桁架组成的结构体系。采用两种结构分析软件对塔楼的力学特性和抗震性能进行对比分析。通过筛选地震波进行弹性时程分析、补充分析及抗震性能化设计;针对结构特点和薄弱环节进行分析并采取加强措施。

超高层建筑结构环带桁架的研究与设计

框架-核心筒结构是超高层建筑中最常用的结构体系之一。当结构抗侧刚度不足时,在设备层设置水平伸臂桁架可以显著增大结构的抗侧刚度,减小结构位移,降低水平荷载作用下核心筒的倾覆力矩。但是传统的伸臂桁架设置会带来一系列问题,例如容易引起结构刚度、结构内力的突变,产生较大的附加内力,连接节点复杂,施工周期长等。而环带桁架加强层可以很好地避免这些问题。在水平荷载作用下,环带桁架加强层核心筒的转动受到加强层楼板的约束,使环带桁架上、下弦所在楼板产生方向相反的移动趋势。由于变形协调,环带桁架弦杆会随着楼板变形,而外围框架柱约束了环带桁架的移动,在外框柱中产生了一对方向相反的竖向力偶,可以有效减小核心筒的倾覆力矩,减小结构的变形,起到"虚拟伸臂"的作用。针对环带桁架的"虚拟伸臂"的作用机理进行了深入研究与分析,利用数值计算模型对环带桁架的位置、高度及环带桁架层楼板的厚度进行了参数化分析,并结合实际工程案例,对考虑"虚拟伸臂"效应的环带桁架的设计提出了合理化的建议,为"虚拟伸臂"在更多工程中的应用提供了理论指导及设计依据。

高风压区某稀柱框架-核心筒办公楼设计研究

稀柱框架-核心筒结构体系广泛应用于办公楼、酒店及公寓,具有良好的建筑使用功能。本工程为三亚地区200m超高层办公楼,采用钢筋混凝土稀柱框架-核心筒结构体系,底部采用钢骨混凝土柱。针对本项目风压高、柱跨大、梁限高、悬挑大、高区收进等难点,通过对伸臂桁架布置、地面粗糙度选取、核心筒布置形式、梁截面形式进行多方案对比,对梁端调幅系数合理选用及核心筒刚度折减系数取值计算分析,研究了筒框梁的优化设计措施。通过对稀柱框架-核心筒结构的柱网尺寸及柱截面形式对比分析,初步研究了柱跨经济性及柱截面的适用性。

地震作用下环带对带伸臂的框一筒结构力学性能的影响

对—60层的框架核心筒结构通过改变水平伸臂、环带构件的设置情况而形成不同的结构方案,采用三维有限元分析软件ETABS进行地震作用下的动力分析,。探讨地震作用下水平伸臂以及不同刚度环带对结构顶点侧移、核心筒剪力、外框柱轴力的影响。分析表明:环带的设置、环带本身的刚度对地震作用下高层框架-核心筒结构的顶点侧移影响不大;但环带能有效调整外框柱的轴力分布,更好的发挥外框柱的整体作用;环带的设置会加大水平加强层的剪力突变这一现象。

环带对带水平伸臂的高层结构力学性能的影响

探讨了高层框架-核心筒结构在水平荷载作用下的侧移控制方法,分析了设置水平伸臂构件和环带构件对减小这类结构侧移的作用机理。对一60层的框架-核心筒结构通过改变水平伸臂构件、环带构件的设置情况而形成的不同结构方案,采用常用结构设计的三维有限元分析软件ETABS分别对其分析计算;探讨了水平伸臂以及不同刚度的环带对结构自振周期和结构顶点侧移的影响;研究了环带对核心筒剪力的影响,环带对外框柱轴力的影响。分析表明:环带的设置、环带本身的刚度对高层框架-核心筒结构的顶点侧移和自振周期有较大影响;能有效调整外框柱的轴力分布,更好地发挥外框柱的整体作用;环带的设置会加大水平加强层的剪力突变这一不利现象。

临沂金水湾二期超高层结构设计

临沂金水湾二期超高层项目结构高度153.3m,属于高震区超高层超限结构,地上结构采用钢管混凝土框架⁃钢筋混凝土核心筒混合结构,塔楼外框柱均倾斜布置以满足建筑外立面的变化。采用YJK和ETABS两种软件对主塔楼结构进行了弹性分析,并采用PERFORM⁃3D软件进行了动力弹塑性分析。从结构体系、性能设计等方面对超高层结构设计进行了简要论述,并对梭形超高层建筑的斜柱设计要点、环带桁架、底层分叉柱以及结构动力弹塑性四个方面进行了详细分析、介绍,最后给出了上述要点的计算结论和构造建议。

某带大悬挑的办公塔楼结构设计

某办公塔楼采用钢筋混凝土核心筒-大悬挑结构体系,塔楼3层的外围框架柱缺失,导致4~13层核心筒外侧均为悬挑结构,最大悬挑尺寸为19.2m。采用钢筋混凝土核心筒作为竖向抗侧力体系,在4层和9层设置悬臂桁架与环带桁架组成的悬挑转换体系,将上部楼层荷载传递给核心筒。对结构进行了抗震性能化设计,对核心筒关键部位采取了设置钢板、型钢柱、型钢梁等加强措施,大震动力弹塑性时程分析结果表明核心筒具有优良的抗震性能。对悬挑转换体系进行了专项分析,具体包括:核心筒环通钢梁的设计;楼板刚度对悬臂桁架、环带桁架受力和变形的影响规律;对悬挑转换部位楼板进行应力分析,并采取后浇带和铺设钢板的措施;大悬挑关键节点分析等。结果表明,悬挑转换体系具有较高的安全储备。并针对悬挑转换结构的特点,给出了可行的施工方案。

深圳某300m超高层塔楼结构设计

深圳某超高层塔楼建筑高度为300m,结构高度为289m,塔冠高度11m。结合建筑体型及结构受力要求,结构体系采用“稀柱框架-混凝土核心筒-环带桁架”结构体系。根据虚功原理,以风荷载下的结构顶点位移为控制目标,对各个环带桁架的敏感性进行了分析,确定了环带桁架加强层的最佳布置方案。利用环带桁架的“虚拟伸臂”效应可以有效降低核心筒在水平荷载作用下的倾覆力矩,增大结构的抗侧刚度,减小结构的水平变形,并最大程度减小建筑使用功能的影响。对环带桁架加强层楼板的进行了详细的受力分析,并提出了有效的建议及加强措施。

中信城市广场三期B地块办公楼超高层结构设计关键问题分析

中信城市广场三期B地块办公楼主塔采用密柱框架-核心筒+环带桁架混合结构体系,分析了楼板和外框柱剪力传递及斜柱引起水平力对整体结构的影响、环带桁架加强层的传力机理、抽柱转换节点和分叉柱节点受力。当楼板刚度分别取100%弹性刚度、50%弹性刚度、25%弹性刚度和刚性楼板时,分别验证了结构小震弹性、中震不屈服、大震不屈服的扭转承载力,对于此外框柱螺旋布置形式,应增强结构的抗扭转承载力;分叉斜柱的倾斜角度控制在10°范围以内较合适且采用型钢混凝土节点设计。

中信城市广场三期B地块办公楼超高层结构设计

中信城市广场三期B地块办公楼主塔采用密柱框架-核心筒+环带桁架混合结构体系,针对此密柱网混合结构体系的结构特点和性能目标要求进行了抗震性能化设计并分类归纳总结,提出一系列结构加强措施。通过增设适宜刚度的环带桁架加强层从而增强外框架刚度;加强层楼板采用钢梁+钢水平撑+钢筋桁架楼承板以可靠传递加强层外框架与核心筒间的剪力;分叉斜柱角度控制在10°范围以内,采用型钢混凝土节点设计;通过设置钢框梁连接墙肢内嵌型钢暗柱形成整体墙内约束型钢边框可以进一步有效地提高底部和加强层核心筒的延性与增强组合结构整体承载能力。分析结果表明:通过各项措施后结构满足设计要求,整体性能安全可靠。

恒丰贵阳中心超限高层结构设计

恒丰贵阳中心1号塔楼建筑高度为373.6m,采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。主体结构存在超过混合结构最大适用高度、扭转不规则、局部转换等不规则项,属于多项超限高层结构。分析了不同嵌固端的设置、加强层封闭环带桁架的设置、核心筒角部与外框架柱相连的楼面梁的连接方式对结构性能的影响,并根据结构的性能目标,开展了中震弹性分析和大震作用下的弹塑性分析。结果表明,结构设计合理,中震作用下双向层间位移角分布具有规律性,结构整体有着较富余的刚度和承载力,满足中震抗震性能目标的要求;大震作用下结构主要抗侧力构件没有发生严重破坏,部分构件屈服耗能,结构性能满足抗震设防性能目标的要求;收缩徐变使高层建筑结构产生较大的竖向变形,必须对结构进行考虑收缩徐变的施工过程分析。

虚拟伸臂混合高层建筑受力性能研究

利用有限元软件SAP2000,对SRC框架-RC核心筒混合结构的不同加强层设置方案进行地震作用下的反应谱分析,研究在弹性阶段"虚拟伸臂"对SRC框架-RC核心筒混合高层结构顶点侧移,力学性能等方面的影响规律。结果表明:只设环带,环带本身的刚度和数量对混合高层结构顶点侧移和柱的剪力有较大影响;能有效的减小剪力滞后效应,更好地发挥外框柱的整体作用;环带的设置会加大水平加强层剪力突变这一不利现象。

西安某办公楼塔楼结构设计

西安永威时代中心塔楼建筑高度208.1m,采用框架-核心筒结构体系,存在超高、局部楼板不连续、竖向不规则等超限情况。采用ETABS和YJK软件对结构进行了整体计算和弹性时程分析,各项指标均满足规范要求;采用Perform-3D软件进行了大震下动力弹塑性时程分析,结构在大震下性能表现合理,没有受到严重破坏或者倒塌。并针对环带桁架数量进行比选。综上分析,结构设计能满足抗震性能目标,经济合理,相关技术分析对类似工程提供借鉴作用。

国家金融信息大厦核心筒墙肢拉应力控制研究

对国家金融信息大厦核心筒墙肢由双向设防地震作用引起的墙肢拉应力进行了分析,分别探讨了伸臂设置、环带桁架刚度、底部斜撑等影响因素的作用。分析结果表明,伸臂低位设置可显著降低墙肢拉应力;提高环带桁架刚度可有效降低墙肢拉应力,但其对楼层侧向刚度比的影响显著,不利于结构竖向规则性控制;底部斜撑可在不影响楼层侧向刚度比的情况下有效降低墙肢拉应力,为优选的方案。

北京大望京村2号地项目618-3#塔楼结构设计

北京大望京村2号地项目618-3#塔楼地上37层,建筑幕墙高度170m,结构高度149.95m,结构体系为钢管混凝土框架＋伸臂桁架＋钢筋混凝土核心筒混合结构,属于A级高度复杂高层建筑。为了最大限度地在满足建筑功能的同时实现成本最优化的目标,设计中严格控制各项结构不规则指标,尤其是尽量减小加强层的刚度实现＂有限刚度＂以减轻由加强层造成的结构内力突变、刚度突变程度。针对本工程多项指标接近规范限值的准超限特点,设计中采取多项技术措施加以应对,对主塔楼结构进行小震弹性计算、静力弹性时程分析、大震下动力弹塑性变形验算和加强层楼板有限元分析。结果表明,结构各项指标均满足规范要求,可达到预期的抗震性能目标。

杭州智慧大厦结构设计

杭州智慧大厦的两栋高层建筑分别由四个不同尺寸盒式建筑体块沿高度方向交错叠合形成,有较多内退、外挑及通高空间,并通过连接体连接,造型复杂。结合建筑造型,采用钢管混凝土框架-核心筒结构体系,外挑空间采用悬挑桁架抬柱或吊柱形式。首先对该结构进行超限情况判定,采取相适应的抗震性能目标及超限应对措施。然后通过性能化分析,总结结构的整体受力特性,并通过弹塑性时程分析检验关键构件在大震下的性能。最后,针对关键部位及设计难点,补充连体结构设计、节点分析、楼盖舒适度分析、穿层柱屈曲分析等。分析结果表明,结构具有较好的抗震性能,结构安全可靠。

杭州世茂智慧之门结构设计问题探讨

结合杭州世茂智慧之门建筑设计的特殊要求,分别对4种结构方案进行了比选,对各方案的优、缺点以及经济性进行了详细的比较。比选结果表明,带斜撑巨柱外框+环带桁架+核心筒方案是最优的结构方案。此外,介绍了带单向斜撑巨柱外框的设计要点,主要包括:1)施工顺序和混凝土收缩徐变长期变形影响;2)斜撑在转折处的水平力传递。利用有限元软件ETABS探讨了施工顺序和混凝土收缩与徐变等因素对带斜撑外框核心筒结构方案的楼面平整度和结构构件内力的影响。巨型斜撑在转折处会在楼板处产生很大的水平推力,通过加强楼板来解决此水平推力的传递是带单向斜撑框架设计的重点。

深圳冠泽金融中心超高层办公塔楼结构设计

深圳冠泽金融中心超高层办公塔楼采用带腰桁架的巨柱框架-核心筒结构体系,针对此稀柱网混合结构体系的结构设计、抗震性能要点进行了归纳总结;提出此类结构体系为了满足规范设计、抗震性能目标C,建议采取如下加强措施:增设带适宜刚度腰桁架的加强层以增强外框架刚度;加强层楼板采用钢梁+钢水平撑+钢筋桁架楼承板以可靠传递加强层外框架与核心筒间的剪力;设置约束型构造钢梁,与墙肢内型钢柱形成墙内约束型钢边框以提高底部、加强层核心筒的延性与整体性;多遇地震作用下,此体系核心筒需承担100%地震剪力。

广州某超高层结构几个关键设计分析

某塔楼地上69层,屋面高度306m,带4层裙房,采用带伸臂桁架及环桁架的钢管混凝土柱钢梁框架-钢筋混凝土核心筒体系,文中对设置伸臂桁架、环桁架的位置做了敏感性研究,并对结构设计中几个关键问题做了深入的设计分析,如斜柱水平分力对钢框梁的拉、压作用,局部穿层柱的屈曲分析,核心筒墙肢在竖向荷载下变形差导致抗剪截面不足的处理措施,从而确保整体结构设计的安全可靠和经济合理。