高烈度区多层长悬挑钢结构设计

长安乐传媒港是十四届全运会重要配套项目,为南侧带3层大悬挑的不规则复杂结构,最大悬挑长度38.5m。主体结构采用钢结构框架-支撑体系,悬挑部分采用钢桁架结构。针对大悬挑结构设计难点开展了分析和研究;重点介绍了整体结构方案选型、结构整体分析结果以及结构抗震性能化设计结果;也重点介绍了单人行走激励和人群激励下悬挑钢桁架舒适度分析,考虑长悬挑结构安装过程、卸载顺序和楼板刚度形成次序的施工模拟分析,以及长悬挑对基础设计的影响。结果表明,本工程的多层长悬挑构结构具有较高的安全储备,整体结构具有良好抗震性能;长悬挑结构设计中需要特别关注施工过程的影响,基础设计时应考虑竖向构件受拉的不利影响。

广州南沙国际金融论坛永久会址主体结构设计

广州南沙国际金融论坛永久会址属于大型复杂会议类建筑,具有大底盘双塔、钢屋盖连体、大开洞、竖向质心偏移、大跨结构等多项不规则项。介绍了结构重力体系和抗侧体系的选型思路,主体结构选用混凝土框架+屈曲约束支撑体系,外表皮采用空间钢结构。重点分析了单塔与整体结构的差异以及钢屋盖对下部双塔的影响。通过弹塑性分析,对大震作用下各个时程点的损伤水平进行评估,对大开洞的楼板进行了地震及温度作用下的楼板应力分析;对大跨桁架进行了抗连续倒塌分析。结果表明结构可满足大震不倒的要求,支撑承载力能充分发挥,大底盘结构具有良好的基座支撑特性。

脱硝工程中偏心支撑钢结构的应用

脱硝钢结构的框架-中心支撑抗侧力体系有足够抗风需要的结构弹性刚度,在地震作用下,支撑设计不致屈曲则地震力过大,导致结构内力和基础反力过大,结构和基础总体造价偏高。如允许支撑在设防烈度及罕遇地震时屈曲降低地震作用,则支撑屈曲后性能退化,影响它的耗能能力使得结构缺失必要的抗侧刚度,结构有倒塌的安全问题。本文通过脱硝工程框架-偏心支撑体系在钢结构中的应用,论证了该结构体系弹性阶段满足多遇地震下的抗侧刚度和变形能力需求,罕遇地震下其消能梁段在结构中发挥了“保险丝”作用,在主体结构发生屈服前耗散大量的地震能量,避免支撑发生屈服,实现了罕遇地震下主体结构必要的安全要求。偏心支撑体系允许耗能梁段屈曲耗能,较大的减小了设防烈度和罕遇地震下结构的内力和支座反力,可在造价较低下满足结构安全性和经济性需求,说明了在高烈度地区偏心支撑技术在脱硝钢结构上有较好的推广价值。

新型装配式钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框撑体系振动台试验研究

结合装配式建筑和钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁组合框架结构的优点,提出新型装配式方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁组合框撑体系。为研究该类新型体系的整体抗震性能,设计制作了缩尺比为1/3的6层整体模型,对该模型输入了《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)所建议的多种烈度下的地震激励,获得了其在相应地震激励作用下的结构响应及破坏形态,分析研究了其整体抗震性能、结构失效路径以及连接节点的可靠性。研究表明:1该类结构体系具有"强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁"及"强节点-弱构件"的理想失效路径;2梁的破坏点位于工字型钢接头梁段与钢筋混凝土梁段交界位置,距梁柱节点核心区域有一定距离,从而保证了节点核心区域的完整性;3结构部分楼层在强震下会因斜撑失效而形成薄弱层,造成结构响应的放大。

中关村金融中心超高层钢结构设计中的关键技术

中关村金融中心超高层钢结构建筑的平面、立面布置复杂。在设计中采用钢框架-支撑结构体系,合理设置钢-混凝土组合结构过渡层。在高层建筑结构设计中首次采用按冶金建筑标准生产的Q345GJ钢材。在避难层采用桁架将竖向支撑连为一体,有效地增大了结构的侧向刚度,减小侧向位移。采用4层高的折线形柱实现建筑立面的变化,相应设置楼层水平桁架以改善折线柱水平分力的传递。采用大位移滑动支座,解决连廊与主楼的变形差异问题。将桩基础改为天然地基基础,方便施工,有效地缩短了工期、降低了造价。

大比例缩尺模型振动台试验及有限元分析

为研究复杂结构的抗震性能,进行了一幢钢框架-支撑结构体系1/20缩尺模型的地震振动台试验,试验测试了模型结构的动力性能和结构地震反应.同时,利用ANSYS软件建立了有限元分析模型,并对试验模型结构进行了动力弹塑性时程分析,就模型的频率、位移反应和应变反应进行了对比,计算结果和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.

梁柱式木框架-支撑体系低周反复试验研究

对4榀不同支撑形式、不同支撑连接节点螺栓数目的单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行水平荷载低周反复试验研究,得到了木框架-支撑结构体系的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、有效刚度曲线和耗能等性能。试验结果表明:在木框架抗侧强度和支撑杆件强度保证的前提下,提高支撑连接节点螺栓数目,对提高木框架-支撑结构体系的承载力和抗侧刚度具有良好的效果。最后提出了"强框架弱支撑"的设计思想,建议以螺栓屈服作为第一道防线,节点的塑性发展作为体系耗能的基础,并给出了支撑连接节点的构造措施。

偏心支撑钢框架耗能特性和简化分析

偏心支撑框架是一种理想的钢结构抗侧力体系。介绍了偏心支撑框架的种类和受力特点 ,提出了偏心支撑体系的一种简化计算方法。

水泥窑尾预热器钢塔架优化设计研究

水泥窑尾预热器塔架是新型干法水泥生产线中的重要构筑物,塔架的结构设计一般参照高层民用建筑进行,但由于荷载条件不同、结构布置受到工艺要求和设备安装限制,塔架在结构布置及性能等方面有一定特殊性。通过对采用钢框架-支撑体系的某水泥窑窑尾预热器塔架进行优化设计,在多方案比选基础上,结合工艺要求,确定了调整钢柱布置减小钢梁跨度、采用方钢管柱和方钢管混凝土柱代替H型钢柱的优化设计方案,塔架主体钢结构用钢量降低约25%。同时研究了窑尾塔架结构的受力特点。

钢筋混凝土耗能支撑框架结构的震害预测

首先介绍了一种新的震害预测方法——基于模糊概率的震害预测模型。在分析了钢筋混凝土框架结构抗震性能以及摩擦耗能支撑框架结构在地震作用下力学性能的基础上,提出用结构层间屈服强度系数、层间剪切位移角和地震损伤指数这三个指标作为其主要震害影响评价因子。同时,利用所提出的预测方法,建立了钢筋混凝土耗能支撑框架结构房屋的震害预测模型。

钢框架-支撑体系二阶分析的高效非迭代方法

通过一定的等效原则 ,将结构的二阶效应转化为结构的负刚度 ,并通过合成法将框架 -支撑体系等效为一根剪切型悬臂柱和弯曲型悬臂柱的并联等效模型。使用该等效刚度并联模型只需按一阶方法分析可得二阶分析结果 ,避免了常规方法的反复迭代 ,计算速度快 ,所需机时少 。

钢框架-无黏结内藏钢板支撑剪力墙双重体系抗震性能分析

通过对钢框架-无黏结内藏钢板支撑剪力墙(支撑墙板)双重抗侧力体系抗震设计的探讨和抗震性能分析,考察钢框架部分抗侧承载力的调整对结构抗震性能的影响。时程分析表明:总体上,随框架的调整加强,结构层间侧移及构件的塑性发展程度减小,人字形支撑承受的楼层重力减小,有益于支撑墙板的受力,拉、压支撑的滞回曲线关于原点较对称,但结构用钢量和楼层剪力增大。推覆分析表明:结构最大层间侧移角达1/50时,调整加强的框架塑性发展减幅不明显。综合分析结果,建议双重体系设计中框架的调整加强,宜按照删除支撑后的框架能独立承担结构底部总剪力的25%来进行。

人字撑-钢框架弹塑性抗侧性能的精细化研究

为了研究人字撑-钢框架双重抗侧力结构体系中受压支撑屈曲后的剩余强度、框架抗侧强度对结构体系抗侧性能的影响以及结构体系的最大抗侧承载力等问题,在考虑现行规范相关规定的基础上,设计50个典型人字撑-框架结构算例,开展弹塑性抗侧性能的非线性有限元分析.研究组成结构体系的2个子结构支撑架和框架在整个抗侧过程中的性能及其对结构体系总的抗侧性能的影响.结果表明,结构体系的抗侧性能在压撑屈曲后存在快速下降,框架的相对强弱对下降幅度具有重要的影响;框架与支撑的极限承载力之和不能作为结构体系的抗侧承载能力.根据计算结果提出人字撑横梁承受的不平衡力的改进计算方法.

钢筋混凝土异形柱框架斜撑结构特性探讨

以K形斜撑为代表 ,采用杆系空间分析模型 ,通过对一批异形柱框架 斜撑结构典型工程算例的系统理论分析 ,研究了地震作用下钢筋混凝土异形柱框架 斜撑结构的内力分布规律、水平位移特性及自振特性。提出了自振周期的近似计算公式、斜撑与框架侧移刚度比范围及确定斜撑截面高度的公式 。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢支撑

根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,详细介绍了人字支撑、交叉支撑以及框架-支撑结构在不同层间侧移角、不同支撑长细比下的抗侧力性能。介绍了我国《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)关于受压支撑剩余承载力系数、竖向不平衡力折减系数的确定依据。阐述了框架-支撑结构中框架抗侧承载力不小于25%的原因。最后介绍了《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)关于支撑系统中弱支撑强框架设计理念的实现方法,并对人字支撑系统中横梁的轴力计算公式提出了改进建议。

钢框架-中心支撑双重体系抗弯框架设计方法研究

为探讨合理的钢框架-中心支撑双重体系中抗弯框架设计方法,以10层算例为例,分析不同抗弯框架设计方法下中心支撑钢框架结构的动力响应。结果表明,多遇及罕遇地震(无支撑退出工作)下,双重体系与单体系(抗弯框架不加强)动力响应类似。一旦有支撑退出工作,结构的动力响应与输入地震动、支撑退出工作时间、抗弯框架设计方法有关。同一输入地震动、支撑同时退出工作的前提下,抗弯框架按任一层能独立承担层剪力25%设计的双重体系与单体系动力响应类似,而抗弯框架按任一层能独立承担结构基底剪力25%设计的双重体系抗震性能明显较优。在用钢量相差不多的前提下,建议钢框架-中心支撑双重体系中的抗弯框架按任一层能独立承担结构基底剪力25%设计。

高强冷弯超薄壁型钢墙架受剪性能分析

运用有限单元法对一种高强冷弯超薄壁型钢独立墙架和组合墙架进行受剪性能分析,考虑材料非线性和几何非线性影响,研究墙架在水平和竖向荷载共同作用下的极限受剪承载力和变形特征,同时分析墙架立柱间距、墙架高度、拉铆钉间距等参数对墙架受剪性能的影响。结果表明:墙架杆件截面发生局部屈曲和扭转变形是影响这类墙架受剪承载力的主要因素;随着墙架立柱间距、墙架高度及拉铆钉间距增大,墙架结构的受剪承载力明显减小;"K"形支撑体系对防止墙架结构过早发生平面外屈曲起到了关键作用;组合墙架的屈曲荷载随着墙架个数的增加而增加迅速,体现了各墙架间协同工作的抗侧力性能。

框架-横梁未充分加强型人字撑架的抗侧性能

为了充分了解框架-人字撑架(横梁未充分加强型)的抗侧性能,对50个算例进行静力推覆分析,其中框架分别承担基底总剪力的25%和50%.研究表明:框架分担基底剪力的比例大小和支撑架横梁的强弱是影响这种双重抗侧力体系抗侧性能的最关键因素;框架抗侧承载力占基底剪力的比例越大,支撑架横梁越强,结构体系超强系数就越大.推导了框架-支撑体系中关键点受压支撑屈曲、支撑架横梁和框架形成塑性铰时对应的层侧移角公式.分析表明在这些点中,受压支撑屈曲总是最先发生,此时框架的抗侧承载力发挥很小.此外,由于支撑架横梁没有充分加强,受拉支撑的轴力无法达到其屈服承载力.为了获得较好的抗侧性能,提出了人字撑架横梁需要承担的最小不平衡力。

高架桥现浇箱梁组合式原位施工支架体系设计及应用研究

为满足城市社会车辆通行城市人行桥施工区的要求,往往需在其施工区域设置支架通行门洞,结合人行通道工程高架桥现浇箱梁工程实例,选择采用了"扣件式钢管满堂支撑架"与"临时保通门洞的钢框架支撑体系"组合式的模板支架系统。该人行通道工程高架桥桥宽20.0 m,上部结构采用单跨42.0 m预应力混凝土(C_50)简支箱梁,横断面中心梁高2.3 m。分析可知:落地钢管满堂架按照900 mm×900 mm×1 200 mm布设的同时还必须坚持计算与构造并重的设计原则;钢管柱加H型钢、工字钢分配梁搭设保通门架的方式,易于实现临时保通的使用要求,亦可成功解决大跨、宽幅、地形复杂、施工场地狭小等问题。

钢框架—支撑体系侧向刚度分析

从弹性位移限制、最小剪重比、重力二阶效应、结构的整体稳定四个方面就钢框架—支撑体系在多遇地震作用下合理确定其抗侧刚度进行分析探讨,以利于工程初步方案的设计。