螺旋递升式大空间钢-混凝土混合结构体系创新及设计

杭州运河大剧院项目地上外部建筑造型为一螺旋上升式的草坪坡道,坡道上端部为一大悬挑大空间功能区域,顶部外围至内侧覆盖数圈高度较大的穿孔铝板幕墙,建筑内部存在多处舞台、观众厅等大空间功能区域。针对该项目的结构设计、分析及施工上存在的难点及创新点等进行系统性的研究。首先对其螺旋递升式大空间混合整体结构体系进行设计和分析,获得性能设计目标和整体性能指标,并提出抗震构造措施;进而对该项目中的竖向长悬挑屋顶幕墙支撑结构、内嵌正交向小桁架的多层通高悬挑大空间结构进行体系创新和应用研发。结果表明:采用螺旋递升式现浇混凝土框剪和局部钢结构的混合结构体系,各项指标均较好满足规范要求,屋盖区域、大悬挑功能区域以及屋顶幕墙支承区域均采用局部钢桁架形式,可较好地配合建筑平面及立面要求。

钢-混凝土混合结构体系屈曲模态判别标准及临界荷载简化算法

为了研究核心筒支撑作用对屈曲模态和屈曲临界荷载的影响,建立了钢-混凝土混合结构体系简化力学模型,并在大量有限元分析的基础上,研究了钢-混凝土混合结构体系中框架和支撑两部分之间的相对强弱关系对屈曲模态的影响。根据屈曲模态不同,将钢-混凝土混合结构体系划分为4种类型,归纳出可靠的屈曲模态判别标准,并提出了与各类屈曲模态对应的临界荷载简化算法。研究结果表明:该简化算法计算结果准确、可靠,可供设计人员采用。

小高层钢-混凝土混合结构住宅体系抗震性能与配套技术综述

对国内外钢-混凝土混合结构抗震性能的试验研究、理论分析和工程实例进行了综述,介绍了国内外钢结构住宅体系内外墙体的技术动态,最后提出了小高层钢-混凝土混合结构住宅体系需要进一步研究的问题.

钢-混凝土混合结构住宅体系综述

介绍了钢-混凝土混合结构住宅的特征和在国内外的应用,简述了目前国内外钢-混凝土混合结构的研究进展情况,最后介绍了正在研究的小高层钢-混凝土混合结构住宅体系.

顺德大桥钢-组合结构混合桥塔受力性能分析

顺德大桥索塔采用上塔柱为钢结构桥塔、下塔柱为钢-混凝土组合结构桥塔的混合结构桥塔,结构设计新颖。为了探明新型混合结构桥塔的受力性能,建立考虑连接件受力的精细化有限元模型,研究钢塔-组合塔结合段的传力机理和受力分布规律。研究结果表明:钢塔-组合塔结合段传力的关键是使组合塔中的混凝土受力,设置承压板能够有效提高荷载传递效率,降低钢结构局部应力和连接件受力;通过格室型构造和钢-混凝土连接件能够保证两者有效结合、共同受力。

钢框架-混凝土筒体混合结构抗震性能振动台试验研究

钢框架钢筋混凝土筒体结构在高烈度区的抗震性能和地震剪力在钢框架和混凝土筒体之间的分配比例是这种体系抗震性能研究的重点。模型的振动台试验表明,该结构体系的破坏集中于混凝土筒体,钢框架没有出现明显的破坏现象,结构整体的延性较好;而混凝土筒体结构承担了绝大部分的地震剪力。建议在混凝土筒体内预埋尺寸较小的构造用钢柱、钢梁,以改善筒体延性。

高层钢框架-混凝土核心筒混合结构振动台试验研究

为了研究高层钢框架-混凝土核心筒混合结构的整体抗震性能,本文设计了一个典型的比例为1/15的20层钢框架-混凝土核心筒混合结构的缩尺模型,在同济大学土木工程防灾国家重点实验室实施了模拟地震振动台试验。本文重点介绍试验中模型结构在各级水准地震作用下的动力特性、加速度和位移反应,描述了模型结构的破坏位置及过程,并根据相似理论得到了原型结构的地震反应。试验研究表明:原型结构基本能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准;核心筒发挥了主要抗侧力作用;结构在大震作用下有较好的延性;钢框架与核心筒的连接节点在结构设计时应给予重视。

破碎机引起的钢-混凝土混合结构工业厂房振动测试与治理

某工矿企业破碎筛分车间为钢-混凝土混合结构厂房,布置有9台破碎机,且破碎机基础与主厂房结构没有脱开。破碎机的工作扰力导致结构振动严重。利用吊车冲击和地脉动现场实测了结构动力特性参数,而后测试了破碎机不同开启工况下的结构整体和设备基础的振动线位移,根据实测值评估了厂房的振动安全性。采用ANSYS程序建立有限元模型,进行模态分析和谐响应分析,并与实测结果进行对比分析,以验证有限元模型的准确性,再预测破碎机改造后的结构振动位移大小。改造两台破碎机后再次进行了结构振动现场实测,改造后结构振动明显减小,测试结果与有限元预测结果基本一致。本文的振动测试和治理方法可以为类似工业建筑振动超限问题提供参考。

用ANSYS分析高层钢-混凝土混合结构的地震反应

依据抗震设计规范,采用三维有限元ANSYS软件,对钢框架-混凝土核心筒的混合结构动力特性和地震时程反应进行分析。通过计算,得到该类建筑物的自振特性以及在地震作用下的位移和加速度反应。通过地震动的影响因素分析,明确了结构各类参数的变化对结构反应的影响,为结构的合理设计提供参考。所提供的分析方法为此类结构的抗震性能研究提供了一种有效的途径。

高层建筑钢-混凝土混合结构简化分析模型

通过一定的等效原则将由外部钢框架、内部混凝土核心筒组成的高层混合结构简化为以下结构：钢框架简化为半刚架，混凝土核心简简化为具有箱形截面形式的竖向悬臂杆，再考虑几何非线性，用一列竖向受载杆与它们并联，从而得到简化计算模型，可用于该类建筑结构在水平荷载作用下的分析计算。

钢-混凝土混合结构抗震研究述评

本文回顾了钢-混凝土混合结构的发展历史,系统地总结、论述了钢-混凝土混合结构的特点及其抗震研究发展现状,指出了这种结构形式在抗震研究中存在的主要问题和今后需要进一步研究的方向。

钢-混凝土混合结构罕遇地震弹塑性静、动力分析方法

对钢-混凝土混合结构进行了罕遇地震作用下弹塑性静、动力分析方法的探讨。给出了罕遇地震下钢-混凝土混合结构的弹塑性分析有限单元模型以及结构的整体分析模型;探讨了适应于钢-混凝土混合结构特点的罕遇地震静、动力分析方法、实现过程;结合算例分析,讨论了弹塑性静、动力分析的技术要点、注意事项,并且进行了弹塑性静、动力分析的结果对比研究工作。

高层钢-混凝土混合结构弹塑性地震反应简化分析模型

将高层钢 混凝土混合结构分为外部钢框架和内部混凝土核心筒两部分。外部钢框架进一步简化为半刚架和相应的弹性阶梯形等效弯曲杆的串联体系 ,这种简化模型能考虑柱轴向变形对结构动力反应的影响 ;内部混凝土核心筒则采用弯剪两弹簧墙单元模型 ,简化后的框架和混凝土芯筒之间通过位于楼面标高处的水平刚性连杆连接。考虑到几何非线性对高层结构动力反应的影响 ,再用一竖向受载杆与上述简化结构并联 ,从而得到了高层混合结构简化动力分析模型。对一个 2 5层混合结构的 1 /2 0试验模型进行了理论分析 ,并与模拟地震振动台试验结果进行对比。分析表明 ,提出的简化模型能反映混合结构主要的动力特征 ,可大大减少计算自由度和降低计算工作量 ,且具有较好的计算精度。

超高层钢-混凝土混合结构地震损伤模型研究

以型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构为研究对象,考虑不同类型构件在某典型超高层钢-混凝土混合结构中的地震损伤分布特点及损伤演化规律,建立了考虑不同类型构件重要性的钢-混凝土混合结构楼层地震损伤模型,并基于提出的楼层地震损伤模型,选取了位置权重系数和损伤值权重系数二者组合的形式,建立了能够反映钢-混凝土混合结构楼层损伤分布规律的整体结构损伤模型。并通过PERFORM-3D软件对一钢-混凝土混合结构进行了非线性地震反应计算,分析了该结构在地震作用下的损伤分布规律和损伤发展情况,利用本文提出的地震损伤模型对结构各层次的地震损伤指标进行了计算,验证了该损伤模型的合理性。

不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑动力相似关系试验研究

模型试验的动力相似理论是结构抗震试验技术中的一个基础性研究课题。本文设计实现了1/10、1/20和1/30三个不同比例的钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台模型试验。通过对三个模型试验结果的对比研究,对钢-混凝土混合结构高层建筑的动力相似关系进行了初步探讨。试验结果表明,按照本文的动力模型的设计施工及试验要求进行的不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台试验,在自振频率、振型、加速度放大系数、楼层最大位移、楼层剪力等动力特性和动力反应方面具有较好的相似性。试验结果一方面说明对这三个模型采用的动力相似关系和制作方法是合理的,另一方面也说明了对钢-混凝土混合结构房屋采用较小的1/30比例进行振动台试验是可行的。

钢混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构抗震性能试验研究

工业建筑结构体系取决于生产工艺及使用要求,生产工艺的复杂性往往导致复杂的结构形式。为了满足工艺要求,形成了一类钢筋混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构。为了研究其抗震性能,选取一实际结构,取1/4子结构,模拟边界条件,按1/8缩尺比制作模型。对模型进行动力特性测试,选择El Centro波(1940 NS)对模型进行拟动力试验,再进行拟静力试验,试验得到了该结构的动力特性参数及在地震作用下的动力反应。分析了结构自振频率及阻尼比变化,变形性能,滞回性能和破坏模式等;在试验基础上,给出了结构水平承载力的计算公式,为建立该类结构的抗震设计方法提供依据。

复杂形体超高层钢框架-混凝土核心筒混合结构减震的研究

以拟建超高宁夏电视塔(NXTVT)工程为背景,利用SAP2000建立其三维有限元分析模型。超高宁夏电视塔呈现底部小、上部大、中部略呈细腰形的花瓶状复杂形体;而且,楼层的不连续分布导致结构质量和侧向刚度沿竖向分布的不均匀。因此,整体结构形式复杂,对抗震要求高。首先,对结构的动力特性进行分析研究。在此基础上,使用振型分解反应谱法和FNA动力时程法对该结构的地震反应进行多维分析。接着,对安装非线性液体粘滞阻尼器(NFVDs)结构进行动力时程分析,以评价NFVDs对该结构的多维减震性能。通过大量的计算分析与比较,综合出了许多有益的结论与建议,为该实际工程或类似工程的减震设计提供参考依据。

钢框架-混凝土剪力墙混合结构连续化计算方法

提出了钢框架-混凝土剪力墙混合结构体系的一种连续化的计算方法,该方法考虑了这种结构中钢框架部分节点柔性连接,推导了考虑节点柔性连接时,钢框架-混凝土剪力墙混合结构中钢框架部分的层抗侧刚度.

高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构破坏过程的数值模拟

利用ABAQUS通用有限元程序对钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的破坏过程进行了数值模拟。研究结果表明:该类结构在弹性阶段,芯筒承担绝大部分的水平力,一旦芯筒开裂,钢框架开始承担大部分水平力,且随着地震作用的加强,承担比例不断加大,钢框架起到了抗震第2道防线的作用;芯筒在地震往复作用下首先在底部开裂;随着损伤的不断积累,底层几乎全部开裂,中部沿楼板四周也开裂;框架在中震与大震作用下均处于弹性阶段;在特大震作用下,先底柱后中部梁出现塑性绞;楼板在地震作用下产生了较大变形,在与芯筒和钢框架梁相连部位均产生了大量裂缝;该类结构在地震作用下是双重抗震体系。

钢-混凝土筒混合结构弹塑性反应分析及探讨

对北京国贸大厦进行了罕遇大震下的弹塑性时程分析,指出了钢-混凝土筒混合结构的地震反应特点,并对此类结构设计时的位移控制、高宽比、塑性铰机制和加强层设置等提出了一些设想.