湖北省科技新馆结构设计

湖北省科技新馆为大跨度、大悬挑的复杂高层结构。利用4个电梯井筒布置了由矩形钢管混凝土柱+钢支撑(钢板墙)组成的4个筒体巨柱,巨柱支撑着由4榀斜拉长悬臂跨层钢桁架组成的巨梁,形成新型大跨巨型钢框架结构体系。4个筒体巨柱内采用BRB+摇摆耗能墙的新型联合减震方案以减小地震作用;4榀巨梁内设置斜拉索以减小大悬挑区域的竖向变形;中庭沉浸影院采用新型的“上挂下支”的双曲面网壳结构体系,采用了内衬圆钢管的相贯焊节点保证网壳节点的刚性连接。进行了BRB+摇摆耗能墙大震下的减震分析、桁架与柱连接复杂铸钢节点的有限元分析及节点试验、3层和4层大悬挑角部的舒适度分析及人致振动实测及长悬臂结构的低周往复荷载试验。结果表明:湖北省科技新馆结构体系布置合理,各部分满足设计要求。

改进VMD及其在时变结构地震响应瞬时频率识别中的应用

强地震动作用下,结构动力特性因损伤将随时间变化,变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)可用于分析结构地震响应的瞬时频率变化规律,揭示地震过程中结构的损伤状态。针对人为预设分解模态数K和二次惩罚因子α参数不准确导致VMD非平稳响应出现模态混叠的问题,提出了一种改进的VMD(Improved VMD,IVMD)算法,结合Hilbert变换(HT)可准确识别非平稳地震激励下时变结构的瞬时频率。采用多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法确定分解模态数K,基于整体正交系数和能量比系数构建综合目标函数,并采用樽海鞘算法(Slap Swarm Algorithm,SSA)优化确定二次惩罚因子。在优化确定K和α参数的基础上,结合IVMD和HT识别时变结构地震响应瞬时频率。典型模拟信号和地震激励下4层时变框架结构数值模拟响应表明,相比VMD算法,IVMD算法识别得到的瞬时频率精度更高;12层钢筋混凝土框架结构模型地震模拟振动台试验数据验证了所提方法的实用性。

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区结构设计

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区结构体系采用巨型钢框架,存在结构扭转不规则、楼板缺失、大悬挑、竖向构件间断及钢桁架平台为重载大跨钢结构等不规则情况和设计难点。设计中采用基于性能的抗震设计方法,根据构件的重要程度采用不同的性能目标。4个巨型框架柱为支撑框架结构,其支撑采用屈曲约束支撑,使结构在大震作用下形成良好的屈服机制和耗能能力。对结构进行小震反应谱法弹性分析、弹性时程分析、中震弹性分析以及大震弹塑性分析。结果表明,结构整体和构件的抗震性能均能达到设计的预期目标;巨型钢框架结构体系较好地适应了本工程的实际情况,可供类似项目在选择结构体系时参考。

大跨度空间网架安装方案比选与施工技术研究

为了保证大跨度空间钢网架安装的安全性、经济性和高效性,以实际工程为例,通过对钢网架安装方案进行分析与比选,确定最优方案,并结合施工过程进行验算,顺利地完成了施工。

大跨度矮墩连续刚构桥施工监控技术研究

本文以某大跨度连续刚构桥的实际施工为例,介绍了施工监控原则和方法,运用MidasCivil建立了施工全过程的仿真计算模型,分析了悬臂施工在各工况下结构的线形和内力,对比分析了现场实测值和理论计算值。结果表明:悬臂施工的现场实测值和理论计算值的变化趋势一致;桥梁线形平顺,结构内力可控,各项指标均满足JTG/T3650-01—2022《公路桥梁施工监控技术规程》和设计要求,实现了对主梁线形、主梁轴线偏位、主梁应力等多元目标的合理控制,施工监控效果良好。

框架结构肋梁楼盖工程造价影响因素研究

为分析框架结构肋梁楼盖的工程造价影响因素,文中就楼盖类型、活载大小以及柱网跨度对框架结构肋梁楼盖工程造价的影响进行分析。结果表明,所有楼盖形式的混凝土用量以及钢筋用量均随着柱网跨度的增加而不断增加;随着活载水平的提升,所有楼盖的混凝土以及钢筋用量均增加,且混凝土以及钢筋用量随柱网跨度的增加速率也有所增加。所有条件下,单位面积楼盖工程造价排序为井式楼盖>单向板>预应力楼盖>空心楼盖,且随着活载水平的增加,所有楼盖的工程造价逐渐提升。单位面积下,10kN/m^(2)活载下不同楼盖工程造价比5kN/m^(2)活载下不同楼盖工程造价的提升幅度为2%~25%。

极罕遇地震下单跨框架结构倒塌破坏机理研究

随着第五代GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》中极罕遇地震概念的提出,有必要探讨在极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理。利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对单跨框架结构在极罕遇地震作用下的倒塌过程进行模拟,通过合理选取参数和模型,再现单跨框架结构倒塌破坏的全过程,揭示极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理,为既有单跨框架结构的鉴定与加固提供理论依据。结果显示:在极罕遇地震作用下与多跨结构相比单跨框架结构抗震防线单薄,结构冗余度不足,且结构底层柱端出现塑性铰是引起单跨结构倒塌的主要原因。

厂房建筑功能改造中的结构设计研究

近几年,国家对城市更新高度重视。为更好地响应国家政策,积累旧厂房建筑功能改造中的结构设计经验,以某展厅改造项目为例,研究了旧厂房在建筑功能改造中面临的结构设计难题。该项目原为1978年建成的单层单跨混凝土排架结构厂房,中间经过多次改造成带插层混凝土框架结构,现计划改造为大挑空展厅和部分功能用房。因此,改造过程中主要难点有:原有结构的抗震性能不足、结构体系复杂,以及多次改造带来的不确定性;需在满足抗震要求的同时保留原始幕墙。为解决这些问题,采用了增设斜撑恢复原结构体系、模型试算、加固方案的确定、详细的拆除和施工顺序制定,以及具体加固节点做法,显著提高了旧厂房的结构稳定性和抗震性能,确保改造后的建筑功能满足使用要求,可为类似旧厂房建筑功能的改造提供参考。

广西壮族自治区博物馆扩建部分结构设计

广西壮族自治区博物馆扩建部分是一座框架结构的公共建筑,结构存在结构超长、扭转不规则、长悬挑以及大跨度等设计难点。采用YJK软件建立计算模型进行方案比选,确定了结构体系和基础方案,各项指标满足现行规范要求。针对本工程的结构设计难点,采取相对应的设计措施,保证结构的安全可靠。本项目的设计及分析过程可为类似结构的设计提供参考。

装配式变电站钢框架梁截面选型与优化研究

钢框架结构已取代钢筋混凝土框架结构成为装配式变电站配电装置楼的主要结构型式。不同于钢筋混凝土结构,钢结构设计标准未对钢框架梁高跨比做出明确规定,其截面选型依赖于设计人员经验和多次试算,选型不当易造成用钢量浪费。文章通过对钢框架结构简化模型静力分析和理论推演,得到最优梁柱线刚度比和梁临界高跨比,并结合变电站实际案例分析,从而推导出适合变电站的钢框架梁推荐高跨比,为变电站钢框架梁截面选型和优化提供依据。

广州白云国际会议中心国际会堂结构设计和施工重难点

采用YJK和ETABS对广州白云国际会议中心国际会堂结构进行弹性分析,采用Perform-3D进行罕遇地震作用下的整体结构弹塑性动力分析,并通过采取针对性的加强措施,改善了结构受力,提高了结构抗震性能,达到了预设的抗震性能目标。对大跨度钢结构构件进行方案选型,提出了大跨度钢结构桁架局部构件后装施工控制法和大悬挑钢结构桁架构件局部弯矩释放法,可以有效地减小结构构件局部受力,更加经济合理。对主会场大跨度楼盖进行竖向舒适度分析,结果表明竖向振动加速度满足规范要求,人群激励模式起控制性作用。通过采用合理的结构方案,以及与建筑专业的密切配合,很好地实现了建筑功能及建筑造型,以及项目快速建造的要求。

高墩大跨度连续刚构桥结构设计——以桑龙高速公路为例

预应力混凝土连续刚构桥采用墩梁固结、梁体连续的结构形式,具有很强的顺桥向抗弯刚度以及横向抗扭刚度,能够满足大跨度桥梁的受力需求,在山区高墩情况下有很大的应用优势。文章以桑龙高速公路李家沟大桥为例,以有限元软件建立结构模型,分析高墩大跨度连续刚构桥结构特点及受力特征,系统介绍了高墩大跨连续刚构桥的总体设计及结构计算要点,可为同类型桥梁设计提供参考。

大跨度钢筋混凝土壳体结构施工支撑架稳定性分析

某城市粮油储备库的屋盖为大跨度钢筋混凝土壳体结构,其长度、宽度、拱顶高度分别为30.0、24.0、11.4 m,在浇筑顶部的壳体时,需要搭设钢管支撑架和模板。为了保证作业安全,本文对施工支撑架的稳定性进行论证,采用有限元分析法,以屈曲模态为理论基础,设置6种矢高,分别为1.5、2.4、3.0、4.0、5.0、6.0 m,模拟不同矢高条件下支撑架的前三阶屈曲模态,并利用软件工具计算出支架的最大组合应力和屈曲模态特征值,对支撑架的稳定性作出判断。结果表明:在相同荷载条件下,随着矢高的增加,支撑架的稳定性呈下降趋势;该项目初步设计的支撑架不满足稳定性要求,必须进行优化设计。

单跨RC框架结构的抗震倒塌能力分析

学校建筑中的连廊经常使用单跨框架结构,而关于单跨框架结构的抗震倒塌能力定量评价较少。按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)设计了17个连廊框架模型,分别进行基于动力增量分析方法的倒塌易损性分析,用倒塌概率和安全储备系数定量评价各模型的抗震倒塌能力。结果显示,相比同层数的双跨框架结构,本例单跨框架结构的抗震倒塌能力冗余度高;1层乙类单跨框架结构,通过提高一度采取抗震措施或提高一度计算地震作用均能提高结构的抗震倒塌能力,使结构倒塌概率在可接受的范围,且提高一度计算地震作用比提高一度采取抗震措施更能提高结构的抗震倒塌能力;提高框架梁的抗震性能对提高结构抗震倒塌能力作用很小,而提高框架柱的抗震性能能较大地提高结构抗震倒塌能力;用安全储备系数归一条件下的造价来评价,提高框架柱抗震性能比提高一度采取抗震措施更经济。

仑峰小学综合楼加固方案优选及工程质量管控

以仑峰小学综合楼加固项目为背景,对重点设防类别下的单跨框架结构进行加固,通过结构安全、经济成本、施工技术及可行性、社会效应四个方面,优选出性价比较高的加固设计方案,同时,深入探讨了加固工程施工质量常见问题,并对加固施工过程质量安全进行全面管控,较好地实现了既定加固意图,达到预期的质量目标,具有优越的经济性,可为此类项目提供借鉴。

南京某小学砖混结构加固改造问题研究

根据城市更新政策要求,南京某小学砖混结构需要进行加固改造。结合改扩建要求,本工程通过设结构缝,对部分结构单体进行了划分,同时对单跨框架采取性能化设计方法。考虑建筑使用功能、工期和造价等因素,本工程墙体采用高延性混凝土加固方案,局部增设高延性混凝土组合构造柱,该方案对原结构预制板和基础的影响也较小。花篮梁采取外粘钢板加固方案及增大截面加固方案,预制空心楼板设置钢筋混凝土叠合层增强整体性,屋面板采用粘贴碳纤维布方式进行加固。由此,通过采取合理的加固方案保证加固改造后的结构具有良好的抗震性能。

大跨度曲线UHPC连续刚构箱梁桥的设计研究与实践

以上海市松江区外下洋路油墩港桥为研究对象,研究基于UHPC的大跨度曲线连续刚构桥的总体设计和构造设计;结合体内及体外预应力布置方式,研究节段箱梁及下部桥墩的装配化施工方案。分别建立空间梁单元模型和整梁空间实体单元模型进行计算分析,并对计算结果进行对比分析。分析结果表明空间实体单元模型的应力分布与空间梁单元相比趋于均匀,采用空间梁单元模型的计算结果进行分析验证偏于安全,结构受力完全满足要求。该工程首次提出采用钢结构横隔板代替传统混凝土横隔板,钢结构横隔板构造简单,便于节段箱梁的预制施工。从空间实体单元模型计算结果来看,钢横隔板与UHPC横隔板的作用效果基本一致,满足结构整体受力性能的需求。

烟台八角湾国际会展中心AC厅结构设计

烟台八角湾国际会展中心AC厅结构采用大跨度钢框架结构体系,屋面采用平面桁架结构体系,屋盖呈波浪形,展厅屋盖平面投影最大长度约360m,最大宽度约270m,存在多项不规则项,属于超限结构。主要介绍了AC厅的设计思路,采用YJK和MIDAS Gen两种软件对结构进行了多遇地震作用下的整体计算,并采用弹性时程分析法进行补充验算;采用性能化设计方法保证主要构件在设防地震和罕遇地震作用下的性能要求;采用3D3S及MIDAS Gen软件对屋盖桁架结构进行分析,控制结构变形及应力比;对关键节点补充有限元分析计算。分析结果表明,设计方案合理、结构安全可靠。

装配整体式黏滞阻尼器减震框架试验及参数分析研究

对一种普通装配整体式框架结构与配置黏滞阻尼器的装配整体式减震框架进行了动力试验与有限元对比分析研究,试验与有限元结果吻合较好,并对普通装配式框架与装配式黏滞阻尼器减震框架进行对比分析,在此基础上进行拆除黏滞阻尼器的带连接墙的装配式框架与黏滞阻尼器跨内不同布置位置的参数影响分析研究。结果表明:黏滞阻尼器在装配式框架中具有良好的减震效能,且能够延缓梁端塑性铰的开展,而阻尼器连接墙的存在可以提高框架的刚度,但会削弱构件的最大承载力。黏滞阻尼器在跨中与跨边布置均能有效提高结构承载力,其中跨内中部布置黏滞阻尼器相较于端部阻尼器布置能够更好地发挥减震效能,说明黏滞阻尼器在端部布置削弱了装配式黏滞阻尼器减震框架的承载力,该研究可为装配式结构减震方案优选提供帮助。

雄安体育中心体育场结构设计

雄安体育中心体育场主体结构采用钢框架-支撑体系,屋盖钢结构由外圈屋盖钢结构和屋顶中央网壳组成,看台区域均采用组合型肋梁预制看台板。详细介绍了该体育场结构方案,包括看台钢结构设计、拱脚滑动释放、网壳结构体系、典型节点设计等。通过方案比选,屋顶中央网壳采用分索式索承铝合金网壳的结构体系,提高了索承结构对不规则建筑平面的适应能力。设计中对南侧拱脚进行了施工工序优化,拱脚处采用滑动释放措施,降低了看台钢结构南侧拱桁架的水平推力。本项目位于高烈度区,采用了速度型黏滞阻尼墙作为结构的减震措施,在多遇地震下黏滞阻尼墙作为结构的安全余量储备,在罕遇地震作用下,阻尼墙耗能占比5%。在部分应力较大的铝合金网壳节点中设置腹板加强板,提高了结构的安全性。