乌兹别克斯坦9度区某超高层建筑结构设计与优化

对于9度设防地区的超高层建筑,其结构设计基本由地震作用控制,因此抗震设计尤为重要。建筑消能减震技术可在提高结构地震安全储备的同时,降低整体工程造价,是结构优化设计的有效措施。对位于9度区的超高层建筑进行了结构方案选型对比、结构方案优化、减震设计方案比选、剪力墙内嵌钢板优化。结果显示,钢骨混凝土框架⁃核心筒方案相对于钢框架⁃支撑方案具备更高的成本优势;框架⁃核心筒方案可通过精细化设计作进一步优化;在此基础上,对钢骨混凝土框架⁃核心筒方案采用两种消能减震方案进行比选,结果表明,采用黏滞阻尼器方案的结构抗震性能明显优于采用黏滞阻尼墙方案;最后通过增大剪力墙竖向分布钢筋配筋率,对低区核心筒墙肢中的内嵌钢板进行了优化。

壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明:试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11~3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明:增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。

深圳岗厦北综合交通枢纽大尺寸钢管混凝土半埋 入式柱脚性能试验研究

深圳岗厦北综合交通枢纽位于地下空间资源紧张的城市核心区,规模巨大且荷载工况复杂,核心换乘区设有51.2m×48.0m的无柱超大跨中庭。为解决由场地条件限制导致的柱脚埋深不足问题,结合已有研究成果和工程实践经验,依托深圳岗厦北综合交通枢纽,提出并设计了半埋入式钢管混凝土柱脚节点。为检验节点可靠性,通过1/5大比例缩尺模型试验结合数值分析研究了轴力、剪力和弯矩共同作用下的半埋入式柱脚节点的力学响应,分析了柱脚内部的应力分布规律,揭示了同时设置环板和栓钉作为抗剪连接件时的工作机理。分析结果表明:设计荷载工况下,钢管混凝土柱轴力主要通过环板和柱脚底板传递,弯矩主要通过钢管侧壁承压传递;环板埋深较浅时可以获得较高的传力效率,但其下部混凝土易出现应力集中;钢管侧壁栓钉在埋置深度范围内均能够较好地发挥抗剪作用。承台下部桩基布置合理,设计荷载工况下未见承台冲切破坏特征、节点整体处于弹性工作状态;1.2倍设计荷载工况下节点刚度仍未见明显退化,节点混凝土未出现压溃或剥落,表面无可见裂缝发展,各关键位置钢材应力低于材料强度。设置环板和栓钉作为剪力连接件的半埋入式柱脚可以实现对钢管混凝土柱的可靠嵌固,提出的采用抗剪环板加强的钢管混凝土半埋入式柱脚节点设计与构造方案合理可行,满足结构安全要求。

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构的减震研究

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构很好地解决了传统双重抗侧体系由于节点焊接而带来的系列问题,但不可避免地对结构抗震性能产生影响,因此,亟需针对此类结构的消能减震研究。本文以30层梁端铰接的钢管混凝土柱-混凝土核心筒结构为研究对象,通过引入不同构造形式的消能黏滞阻尼伸臂形成减震层,利用OpenSees有限元软件对结构进行弹塑性时程分析,优选出最佳构造形式,并据此对比设置一道及两道减震层时,结构在罕遇地震下减震性能及黏滞阻尼器的阻尼系数和速度指数变化对设置一道减震层结构抗震性能的影响分析。研究结果表明:竖向斜撑型减震层对结构顶点位移、层间位移角、基底剪力的控制效果及自身的耗能效果最佳,而两道减震层结构的综合性能要略优于一道减震层结构,但一道减震层结构对减震层位置变化更敏感,且当减震层位于结构1/3 H层高时减震效果最佳;阻尼系数与速度指数过大或过小均会对结构产生不利影响,而速度指数能有效降低结构的层间位移角,但应注意所带来的位移突变和基底剪力增大问题。

双塔连体建筑结构健康监测及抗震安全预警管理研究

以扬州建工科技园工程项目为研究对象,利用传感器技术、5G通信技术等,基于神经网络的人工智能算法,建立结构健康监测及抗震安全预警管理系统。该系统能够实现对建筑结构的实时、远程监测,并能够在地震到达建筑前对结构的安全性做出准确预判的目标,为结构应急响应决策提供依据,保障人民生命和财产安全,对于同类型的工程具有一定的参考价值。

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。

杭州星创城综合体项目塔楼A超高层结构抗震性能化设计

杭州星创城综合体项目塔楼A地上45层、地下2层,结构高194.3m,结构形式为圆形钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒,结构同时存在扭转不规则、楼板开洞等情况。为了实现结构预定的抗震性能目标,首先对可选的两种结构体系方案进行了优化比选,并通过设缝、优化层高解决了结构的平面、立面规则性问题。然后,采用YJK和MIDAS Gen两种计算软件对塔楼A进行了多遇地震作用下的弹性比较计算和时程分析,并通过性能设计和罕遇地震动力弹塑性时程分析,对结构在设防地震和罕遇地震作用下的响应进行了进一步的研究。最后,根据上述分析计算结果对结构的关键部位及薄弱部位采取了有针对性的加强措施。分析结果表明:整体结构及结构构件有良好的抗震性能,能满足设定的抗震性能化设计目标,结构安全可靠。

超高层建筑结构体系契合性研究

为了研究超高层建筑外型与建筑功能对结构选型的影响,以两栋低烈度区约400m高的超高层建筑为案例,简要介绍了两个案例的建筑造型、使用功能、构件布置、荷载条件等基本情况;同时,对比了水平荷载作用下,两案例的主要计算结果;最后,将两案例的造价与同地区相似高度建筑的造价进行了对比。结果表明:两案例既满足了建筑使用和立面美观的要求,又满足了结构受力和整体稳定安全的要求,同时均比国内高度相近的超高层建筑具有更好的经济性。说明契合建筑外观与使用功能是结构布置合理性的根本,两者和谐结合方能实现综合最优。

多工况荷载作用下内嵌H型钢钢管混凝土柱的受力性能

在简单钢管混凝土组合柱中内嵌H型钢,形成新型组合结构柱,为研究新型组合结构柱的受力性能,对其进行纯弯、压弯、扭弯、压弯扭4个工况的试验研究。为满足试验过程中的加载需要,设计制作了一套适用于多工况模拟的加载装置。在复杂荷载加载中,对于有轴压参与的工况,控制轴压比为0.24;对于有扭弯的工况,控制扭弯比为0.34。通过对4个试件的加载试验,分析其扭矩-扭转角滞回曲线、弯矩-位移滞回曲线、扭矩-扭转角骨架、弯矩-位移骨架、力学特征及刚度退化等指标,对结果及其产生机理进行分析。结果表明,在复杂荷载作用下,该新型组合结构柱受力性能良好。基于试验结果提出在工程实际中使用该新型结构柱的基本建议。

芯钢管连接的PVC-CFRP管混凝土柱-RC梁边节点抗裂承载力研究

为研究芯钢管连接的PVC-CFRP管混凝土柱-RC梁边节点的抗裂性能,文中以芯钢管含钢率、节点配箍率、轴压比、梁纵筋配筋率和CFRP条带间距为设计参数,对11根节点试件进行低周反复荷载试验,观察其裂缝发展过程,分析各参数对其初裂荷载的影响。试验结果表明:节点在加载过程中先后经历了初裂、通裂、峰值和破坏阶段,初裂荷载约为极限荷载的40%~50%,随着节点核心区表面斜裂缝的出现,试件荷载-位移滞回曲线逐渐偏离线性。与普通节点相比,内置芯钢管可有效提高节点的初裂荷载,同时,随着节点配箍率和轴压比增加,节点初裂荷载有所提高,芯钢管含钢率、梁纵筋配筋率以及CFRP条带间距对节点初裂荷载影响不明显。最后,基于节点核心区的受力分析,引入节点箍筋影响系数,提出节点抗裂承载力计算公式,与试验值吻合良好,此外,与目前已有节点抗裂承载力计算模型对比,文中公式更适用于芯钢管节点抗裂设计。

龙光总部中心结构设计研究

龙光总部中心为两栋“钢管混凝土叠合柱框架-核心筒”结构塔楼及钢桁架在高位形成的多重复杂连体结构。详细介绍了该结构的基础设计、结构体系的选型,从结构整体性能指标、结构抗震性能目标、结构最大层间位移角、剪重比等方面全面阐述了结构的设计策略,并对结构进行连体多塔与单塔包络设计。结果表明,结构各项指标均满足规范要求,结构具有足够的安全冗余度。

钢管混凝土剪力键抗剪性能研究

采用ABAQUS有限元软件建立了钢管混凝土剪力键数值仿真模型,并基于已有试验结果验证了数值建模的正确性;基于验证的模型,讨论钢管预埋深度、径厚比、抗剪栓钉及剪跨比等对钢管混凝土剪力键抗剪性能的影响,并提出了钢管混凝土剪力键抗剪强度及最小埋深计算方法。研究结果表明:钢管混凝土剪力键接缝直剪强度达到峰值承载力后抗剪强度缓慢下降,具有良好的延性行为。在一定范围内,钢管混凝土剪力键的抗剪承载力随着钢管混凝土剪力键预埋深度增大而增大,随剪跨比增大而减小;钢管截面面积对剪力键的抗剪承载力影响较小;当在钢管混凝土剪力键预埋端设置栓钉后,其抗剪承载力可提高约20%。

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。

带摩擦剪切耗能节点的高层建筑斜交网格结构体系抗震性能研究

结合建筑外立面的特点,树根互联全国总部&三一集团华南总部超高层建筑采用由24根钢管混凝土斜柱构建的外露斜交网格钢框架+混凝土核心筒+内部24根钢吊柱竖向分区段悬挂承重的结构体系。每5层外框斜柱交汇节点处存在3.2m跨度的马鞍形短梁节点,在侧向作用下,剪切变形显著。将摩擦型材料应用到马鞍形节点处形成摩擦剪切耗能节点,对该结构进行抗震性能化分析,表明马鞍形摩擦剪切耗能节点在设防烈度及罕遇地震作用下能起到一定“保险丝”的作用,参与结构耗能机制,提高第二道抗震防线外框结构的延性,保护外框钢管混凝土柱。

某型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒酒店结构设计

本工程结构高度为87.65m,属于高层结构,采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。采用YJK与MIDAS BUILDING,对结构进行多遇地震下的弹性分析及罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。弹性分析结果表明,结构存在扭转不规则、偏心布置、楼板不连续等不规则项次。针对弹性分析的不规则项次,给出相应的加强措施。根据弹塑性时程分析结果,明确了结构的薄弱部分和构件的损伤情况。此外,本文对穿层柱、型钢混凝土梁柱节点、塔冠、斜柱等专项内容进行了分析阐述。针对穿层柱,采用YJK进行屈曲分析,得到柱的临界承载力。再通过欧拉公式,反算得到穿层柱的计算长度系数。当柱连接钢梁较多时,节点区域施工困难。为此,本文给出了一种新型型钢混凝土梁柱节点,该节点可靠有效,且施工方便。鉴于建筑造型要求,本工程需在屋顶设置塔冠。本文概述了复杂塔冠的设计思路与设计方法。塔楼平面右侧设置斜柱,通过对与斜柱相连的钢梁与楼板进行分析计算,保证了梁板的安全可靠。本文的相关分析可为后续类似结构的设计提供参考。

重力柱-核心筒结构体系在某高层塔楼中的应用研究

基于广州某300m高采用高疏柱框架-核心筒结构的办公塔楼的超限设计和《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ/T 15-92—2021)的相关条文规定,研究了重力柱-核心筒结构体系在该塔楼中的应用可行性,分析了体系的应用优势和劣势。首先通过对标塔楼超限设计中的主要整体设计指标,说明重力柱-核心筒结构体系应用于该300m高的塔楼是可行的。然后对比了两种结构体系中主要结构构件截面尺寸和材料用量、施工难度等方面的差异;结果表明,与疏柱框架-核心筒结构体系相比,重力柱-核心筒结构体系有助于减小外围支承柱的截面尺寸和型钢用量,简化外环钢梁的施工难度,加快施工进度,但核心筒的抗震性能目标和楼板的构造要求有明显提高,在较大程度上降低了体系的应用优势。

九州通健康城电商总部大楼超限高层设计

九州通健康城电商总部大楼地上建筑高196.6m,采用混凝土外框柱(部分楼层设置钢管叠合柱)、钢筋混凝土核心筒以及混凝土梁、楼板组成的框架-核心筒结构抗侧力体系。该工程属于高度超过A级高度的超限高层建筑结构,无其他超限项及不规则项。按照设计的性能目标,结合SATWE程序以及有限元软件MIDAS Building对结构进行结构静力弹性分析、弹性时程分析、等效弹性结构性能化设计、弹塑性时程分析以及对叠合柱进行结构专项分析,结合分析结果对关键部位以及薄弱部位采取针对性的加强措施。通过计算分析,在小震、中震、大震作用下,结构抗震性能均满足要求。

RC柱与钢管混凝土柱的过渡段结构施工技术

在RC柱与钢管混凝土柱的过渡段转换节点施工过程中,由于处于密闭钢管柱内焊接施工,柱内光线不足、空气不流通,焊接废气难以排出,极易造成工人中毒;且焊接温度非常高,存在工人容易中暑等问题。对该转换节点施工工艺进行了研究,通过预埋型钢、预留杯型通风口后浇混凝土等措施,解决了钢管混凝土柱内光线不足、空气不流通以及温度过高等问题,改善了钢管混凝土柱内操作空间环境,保证了操作工人的安全,提高了施工效率和工程质量。

叠合柱在某超高层办公楼的应用探析

钢管混凝土叠合柱由于具有承载力高、延性好、防火性好和施工较方便等优点,被广泛应用于在高层建筑结构中。为此,分析钢管混凝土叠合柱在某主体高度约200 m超高层办公楼中的应用情况,并采用YJK和Midas Building对该钢管混凝土叠合柱的结构体系进行整体验算,同时采用有限元分析软件,对叠合柱的节点进行补充分析。结果表明,结构体系合理、刚度和质量分布均匀,钢管混凝土叠合柱能较好地应用于超高层建筑中。

受荷方式对钢管轻集料混凝土短柱轴压性能的影响

采用3种加载方式对27根钢管轻集料混凝土短柱进行轴压试验,分析了加载方式对构件轴心受压破坏形态和力学性能的影响,主要试验参数为不同轻集料混凝土强度等级和钢管截面尺寸.3种受荷方式分别为:荷载作用在核心混凝土上;荷载作用在整个截面上;采用滚轴加载板将荷载作用在整个截面上.研究结果表明,加载方式对钢管轻集料混凝土短柱的轴压变形性能有较大影响,而对其极限承载力影响不大.无论何种加载方式,钢管轻集料混凝土短柱的纵向压缩变形能力都很强,纵向应变可达0.1,因而具有十分良好的延性,并具有较大的后期承载能力.