土-承台动力相互作用对砂土场地桩基桥梁地震反应的影响

在桩基桥梁的地震反应分析中,桩-土动力相互作用是个重要的问题,而对于采用低桩承台基础的桥梁,承台埋在土面以下,还存在土与承台之间的动力相互作用。目前,地震反应分析中一般不考虑土-承台动力相互作用的影响,相关研究也很少。为此,利用OpenSees有限元分析程序,基于p-y曲线建立了土-结构一体化桩基单墩模型,选择40条实际岩石场地地震记录作为输入,开展了考虑土-承台动力相互作用的桩基桥梁地震反应分析。结果表明,考虑土-承台动力相互作用后,结构的基本周期会减小,墩底曲率会明显增大,桩顶曲率会大幅减小,但墩顶位移的减小可以忽略。

高速铁路大跨度站内高架桥设计研究

随着高速铁路的发展,一些车站成为多线交汇的枢纽站,形成上下多层的车站格局。站房布局对土地资源的集约有较高要求,越来越多的枢纽车站采用“桥建合一”的站房形式。高架站内的桥梁既要满足跨越需求,又要满足站房总体布局及乘客通行的需求,故选择适合的桥式方案是设计的关键。以南通至宁波高速铁路苏州南站为例,通过分析不同桥式方案的经济技术,并结合桥式方案对站台梁的结构形式进行分析研究,最终提出一种站台与轨道合建的站线整体式预应力混凝土连续刚构的桥式方案,并成功运用到工程实践当中。本工程采用的主跨128 m的站线整体式桥梁结构丰富了大跨度桥梁结构在高架站中的应用,为“桥建合一”高架站的设计提供了一种新的思路。

桥式站结构设计接口的探讨

桥式站以其桥式线路在上、候车空间在下的特点,利用高架式纵向扩充的布局,从而达到铁路客站立体交通流线、功能高度融合的目的。而紧凑的空间布局及桥下空间的有效利用也成为桥式站设计研究过程中至关重要的一环。本文主要围绕桥式站建设特点和使用功能需要,结合结构与相关专业接口处理方式的举例,浅析这一类站房结构设计需注意的几类常规设计接口及关注要点。

基于IFC标准的建筑结构模型的自动生成

当前,在各种商业软件盛行的环境下,设计单位最紧迫的问题是要解决本单位各专业之间的信息交互,而在这些信息交互中,建筑与结构专业的信息交互最为急需。针对这一需要,本文介绍了现今国际上建筑信息模型的数据共享与交换的IFC标准,分析了建筑模型与结构模型信息的组成与特点,研究了通用建筑结构有限元模型的表达方法,建立以IFC标准为基础,通过建筑模型自动生成符合多种结构分析与设计软件的结构模型的基本方法。通过实例验证本研究方法的实用性与可行性,结果表明本方法为各种设计软件间信息的共享与交换提供了一种通用解决方案,为企业内部实现建筑设计集成化提供了技术保障。最后,文章讨论了该研究方向中基于IFC标准的建筑模型的结构构件偏心、节点连接、荷载处理等方面的问题和后续研究方向。

深圳地铁3号线高架车站结构设计研究

研究目的:随着城市轨道交通建设的快速发展,高架线路的增长比例更快。如何在高架车站的结构选型和设计方面取得优势,将高架车站对城市空间的影响降到最低成为亟待解决的问题。本文结合深圳地铁3号线工程和其他城市地铁建设经验,对高架车站常用结构方案及设计要点进行分析和研究,为类似高架车站设计提供参考。研究结论:根据深圳地铁3号线"建桥一体化"高架车站结构受力特性,采取针对性的结构设计措施和验算手段,可以对该类结构特点扬长避短,满足轨道交通对高架车站结构安全性和乘客舒适性要求。

“站桥合一”式车站结构抗震性能评估的简化方法

近年来随着我国铁路与城市轨道交通的快速发展,"站桥合一"式车站结构体系已经成为大型枢纽式车站的首选结构型式,而此种结构体系的抗震设计却缺乏专用的抗震设计规范,设计结果要分别满足现有《建筑抗震规范》与《铁路工程抗震设计规范》两个不同设计理念的规范。以典型"站桥合一"式枢纽车站-北京南站为例,采用Midas/Gen和SAP2000结构分析软件,分别建立了考虑上部网架效应的整体模型与简化模型,采用自振特性分析、反应谱分析与时程响应分析方法验证了简化模型的合理性;针对简化模型,分别采用多种侧向力加载模式的Pushover分析和增量动力分析(IDA)方法研究了简化模型的塑性屈服机制和性能特点,研究表明:简化模型可以反映主体结构在设定地震下的地震行为,基于改进的模态组合方法的侧向力加载模式下的Pushover分析方法适合于站桥合一车站结构的抗震性能评估。

新型高速铁路客站大跨度站厅结构的竖向地震破坏特征

"房桥合一"新型高铁客站的站厅层往往以大跨度钢桁架为其主要结构特征。基于此,以天津西站典型站厅结构为例,提取其主要结构单元,选取多条竖向地震强震记录,并综合采用静力和动力弹塑性方法,研究典型站厅结构大跨度钢桁架单元的竖向地震屈服机制和破坏特征。此外,与站厅结构动力弹塑性计算结果对比,进一步验证了多模态Pushdown方法在大跨结构竖向抗震性能评估中快速有效。

高速铁路客站站厅层钢桁架竖向地震振动台试验模型研究

以天津西站典型结构为例,提取站厅结构主要单元,阐述可反映其抗震性能的振动台试验模型设计和制作方法。为保证试验结果可靠性,大跨钢桁架模型严格按照相似关系和等效原则设计,并采用8个相同的边桁架单元作为中间桁架单元的边界条件。比较试验模型和相应有限元模型的动力特性,明确所设计试验模型符合要求,能反映原型结构的竖向地震响应特征。

BIM技术在山地异型结构施工中的应用

北京谷泉会议中心客房楼及附属设施工程为山地建筑,主体结构为由斜墙、斜柱组成的现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构,施工难度很大。通过应用BIM技术,建立了三维空间实体模型,实现了可视化指导施工;对现场进行了整合,提高了与相关各方的沟通效率;并在模型中加入了时间信息,建立了4D模型进行施工模拟,大大提高了工作效率,降低了成本。

高速铁路客站房桥合一结构层间隔震优化策略研究

作为当前高速铁路建造中出现的一种新型客站形式———房桥合一结构体系已经开始应用于实际工程,其抗震设防研究有着迫切需求和重要意义。基于此,本文对房桥合一结构中设置层间隔震来实现减震控制开展研究工作,并重点探讨此类控制方法的参数优化策略。首先建立了房桥合一结构数值模型,通过引入虚拟激励法推导了高效准确的随机计算式,继而指出采用参数域方法进行优化更为合理,它可实现隔震层参数有效配置。最后,通过数值研究对随机地震激励下房桥合一结构层间隔震优化策略进行了验证分析,分别基于单桥模型和多桥模型研究了其减震机理和减震效果,提出可提高减震效果的参数优化策略。本文研究结果表明:设置经过参数合理优化的层间隔震装置对房桥合一结构减震是可行且有效的。

高速铁路客站大跨站厅结构竖向多点地震响应研究

"房桥合一"是我国高速铁路客站建造中出现的一种新型结构形式,其兼具房屋和桥梁结构特征,轨道层列车线路的通行要求决定了上部高架站厅层具有较大跨度,而站厅结构竖向抗震性能往往是确保其地震安全的重要部分。鉴于此,首先阐述了SAP2000软件中位移模型的基本计算原理,并指出其一重要误差,继而参考天津西站建立了典型大跨站厅结构模型,对比研究了竖向多点一致、考虑行波效应竖向多点非一致地震激励下典型站厅结构动力响应特征。研究表明:依据位移模型直接计算结果来获取不参与动力平衡方程的从属结构响应分量时可能存在明显误差;竖向多点非一致输入特征对高架站厅层的地震响应有着显著影响,在抗震设计和性能评估中均不可忽视此因素,同时给出了抗震设计建议。

南京南站“桥建合一”型钢混凝土组合结构承轨层施工技术

南京南站轨道层是"桥建合一"高架承轨层,结构形式为型钢混凝土组合结构,建筑设计要求梁底混凝土达到饰面清水混凝土要求。针对该状况,分析了施工技术难点及整体施工方案,对大型公共建筑水平梁板结构大规模应用型钢混凝土组合结构节点深化设计、支架体系、模板设计、钢筋绑扎、混凝土施工、工程检测等关键技术进行了系统研究。经过工程实践,该施工技术成功满足了设计要求,施工质量良好。

空间结构在大型铁路客站中的应用

结合一些有代表性的大型铁路客站工程实例,介绍了其造型新颖的建筑形态及相应的结构体系,对其中的结构设计难点及创新内容进行了重点的探讨.大型铁路客站结构跨度较大,平面尺寸超长,同一站房中存在铁路桥梁结构与房屋建筑结构两种截然不同的结构体系,由此产生的空间结构选型以及列车振动影响等问题成为结构设计的关键内容.通过对这些问题的解决方法及研究成果的分析总结,为空间结构创新应用提供有益的借鉴.

沪宁城际铁路高架站桥梁设计与研究

沪宁城际轨道交通工程中的5座高架站均为"桥建合一"综合体系,作为承力传力体系的桥梁结构受到站房建筑传来的巨大荷载作用。空间有限元分析结果表明:高架站桥墩底受到巨大的弯矩和剪力作用,开设楼梯预留洞的π形截面站台梁的弯剪扭组合效应非常明显,横向宽度为12 m的π形截面站台梁,处于横向受力较为不利的状态,屋架钢管柱、雨棚柱与桥墩、站台梁的钢-混结合部局部受力复杂,通过增设普通钢筋和预应力筋、加密横隔板、加强局部混凝土、设置抗剪栓钉等措施,确保了"桥建合一"结构体系的安全可靠。

哈大客运专线沈阳站站房结构设计与分析

哈大客运专线沈阳站主站房结构采用"建桥合一"的大跨预应力混凝土框架结构体系。针对"地下通道桩基与下部地铁盾构的相互影响"进行了专项论证;站台层列车正线处设置双柱与到发线分离,形成连续刚构桥,有效地减小高速列车通过对上部候车厅层舒适度的影响;商业夹层局部采用大跨钢桁架楼盖,对其竖向加速度对旅客舒适度的影响进行了分析,应用TMD减振技术有效地缓解了结构竖向加速度峰值。屋盖采用67.0m跨桁架拱结构,以实现结构与建筑完美结合。

高层建筑结构初步设计的专家系统

本文通过对结构初步设计本质和内容的分析，提出了高层建筑结构初步设计的专家系统HIPRED的原型系统．它是一个综合集成系统：通过人工神经元网络（ANN）技术存贮专家的设计经验来确定高层建筑的结构体系；利用能连续化地反映高层建筑结构参数分布的基于悬臂梁的结构简化模型，并结合常微分方程求解器COLSYS很好地从速度和精度两方面的匹配来进行力学反应分析；通过人机交互和知识库的引入，系统能够对设计的结构反应参数（位移、周期和地震为）做出评价及对结构做出相应的修改．HIPRED能够帮助设计者在一个较高层次上进行高层建筑结构的初步设计。HIPRED是在Windows环境下，采用面向对象的编程技术（OOP），用C＋＋编写的。

高层建筑结构的输入地震动问题探讨

高层建筑结构,因体量庞大、质量巨大,如果建造于非基岩上,则结构的输入地震动也将大大有别于自由场地震动,其上、下部结构动力相互作用将是一个不容忽视的影响因素。本文围绕层状场域内高层建筑的地震动输入问题,针对目前普遍采用的将地基、基础与上部结构整体建模进行地震响应分析的整体法,提出了其合理的输入地震动的选取方法,并结合现行规范,为某实际工程进行地震响应分析的输入地震动进行了选取。

高速铁路客站站厅结构竖向地震激励的振动台试验研究

新型"房桥合一"高速铁路客站站厅往往采用大跨度钢桁架结构形式,其特点是上弦有混凝土楼板,为候车厅,上下弦中间为设备层,整个桁架承受较大荷载,对竖向地震较为敏感。选取具有一定代表性的天津西站站厅结构,基于相似理论,制定了1/20缩尺的9桁架单元典型模型及试验方案;输入多量级典型地震波,完成了检验其竖向抗震性能的振动台试验研究,并与有限元计算结果比较,获得了大跨站厅结构在不同水准竖向地震下的动力响应特性和屈服机制;指出当前该站厅结构抗震性能良好,薄弱环节集中于主次桁架的端部斜腹杆及节点处,主要构件并没有出现屈服破坏。

城市轨道交通“桥-建组合式”高架车站结构设计方法

在综合分析国内现行铁路桥梁、建筑结构和地铁等相关规范的基础上,分析了城市轨道交通高架车站的"桥-建组合式"结构的特点,提出了符合上述规范相关内容的综合设计方法。对该综合设计方法所含的整体模型、荷载分类及组合、抗震分析、主要结构参数等方面内容进行了阐述,为此类轨道交通高架车站实际工程的结构分析设计提供参考。

框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构分析的状态空间法

采用沿高度方向连续化的方法,建立了框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构协同分析的连续化计算模型。将沿结构高度方向的坐标模拟成时间坐标,导出了问题的状态空间表达式,用状态空间理论的方法求出了状态向量表达式,由结构的边界条件可求出初始状态向量,从而得到了结构各单元的侧移与内力。给出了数值算例,并与其他算法的结果进行了比较。这种结构计算方法计算量小,精度较高,便于应用,能方便地推广应用于变截面建筑结构。