大中庭弱连接超限高层复杂结构设计研究

北京某特别不规则的超限高层结构为集办公、会议、交易、展览展示、科技等功能于一体的现代化企业总部,地上结构采用钢梁钢管柱(局部巨柱)框架-巨型桁架转换-钢筋混凝土筒混合结构体系。因建筑功能存在通高的中庭,部分竖向承重构件无法落地,利用外侧转换桁架和核心筒间转换桁架进行转换。为增强结构的整体性和抗扭能力,在两个避难层及屋顶层设加强桁架和伸臂桁架。对整体结构的各项性能进行验算,对各关键构件进行加强,结果表明:各项指标满足设计要求,结构性能安全可靠。

南京扬子江智慧中心巨型弧状立体桁架设计

南京扬子江智慧中心为大型城市综合体建筑,地下3层,地上为四塔建筑,建筑平面为上窄下宽收腰型平面,体型复杂。巨型桁架位于底部裙楼南侧,高度为16.5m,宽度为4.1m,跨度为62.9m,平面投影为弧形;桁架内侧为指挥大厅,外侧为连廊,均3层通高。由于桁架跨度和高宽比较大,在屋面压力作用下易发生平面外失稳;对于弧状桁架,桁架结构质心位于支座连线之外,沿支座连线方向的附加弯矩增大了桁架失稳的风险,需采用有效的结构形式和构造措施,以保证桁架正常工作。采用结构概念设计、多模型包络设计和有限元数值分析等多种力学分析方法,以实现结构既定性能设计目标。补充偶然荷载作用下结构抗连续倒塌和人行荷载作用下结构楼板舒适度两种验算工况,保证巨型桁架满足承载能力极限状态和正常使用极限状态要求。

某英标城市综合体项目深化设计技术

海外钢结构项目深化设计与国内项目的深化设计有着很大的不同,一般需单独进行节点设计与Shop Drawing(节点详图)的报审,并同时提交节点计算书,必要时需提供应力分析报告。对比了两者的不同点,并以该项目为具体案例,总结了其深化过程中的重难点,如蝶形扁腔体叠合板巨型桁架深化设计、叠合柱结构超窄箱体大厚度隔板焊接、大型叠合板焊接、S690钢材焊接、相控阵检测、超重节点运输支架设计、预拼装等众多难点,并给出了针对性的解决方案。

某体育中心结构设计

详细介绍了某体育中心的结构设计。针对项目用地条件,工程采用了先进、同时对施工吊装设备要求较低的索承结构体系。体育馆、训练馆和游泳馆充分利用周圈布置的环梁和V撑为索结构屋盖提供水平和竖向刚度;大跨度屋盖刚度由索结构体系自身的预张索力提供。根据建筑造型以及功能要求,场馆下部混凝土采用框架结构、预制看台板体系,屋盖钢结构分别采用索穹顶、单层索网、轮辐式双层索网以及张弦梁等索承结构体系,达到了技术先进、安全适用、经济合理、美观以及高效的材料利用率的目标,为大跨度索承结构体系在强台风地区的应用起到了一定的推动作用。

空间巨型斜撑外框架的加强层关键节点分析

某金融中心办公塔楼采用空间巨型斜撑外框架+劲性钢筋混凝土核心筒+外伸臂钢桁架结构体系,针对塔楼第三加强层中巨型斜撑与双层带状桁架、巨柱相连节点,根据节点汇交构件的受力特点和截面形式,采取有效的构造措施,以达到传力直接和施工方便的要求。建立精细化的ABAQUS实体有限元模型,采用合适的边界条件和荷载施加方式,给出节点在大震不屈服荷载工况下的应力分布,验证了节点构造形式的合理性,设计节点满足“强节点弱构件”的原则。

南宁东盟塔巨型环带桁架施工关键技术

南宁东盟塔结构形式为巨柱外框+带状桁架+核心筒双重结构受力体系,其中巨型带状桁架因为起到将上部楼面荷载传递至巨柱的重要转换作用,而成为超高层建筑中不可或缺的一部分,具有举足轻重的作用。为满足超高层结构受力要求,环带桁架一般具有节点形式复杂、外形尺寸大、钢板厚度厚、钢材材质高等特点,由此带来的构件分段、构件吊装、焊接质量、焊接变形、安装精度等成为桁架施工的主要重点和难点。对巨型带状桁架的分段原则、安装方法、焊接原则、施焊顺序、质量控制等进行了详细阐述,并且采用有限元软件对带状桁架进行施工模拟分析,得出桁架施工阶段的构件内力和变形,有效保证了施工安全和工程质量。

沿海台风高发区圆弧形巨型复杂连体结构设计研究

温州某金融广场由三座100m高塔楼+上部弧长约300m的圆弧形船体建筑组成,船体建筑采用摩擦摆支座与塔楼相连,为体型特别不规则的巨型复杂高层连体结构,塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,上部圆弧形船体采用巨型空间钢桁架结构体系。项目集高层连体、大跨、重载于一体,特别是顶部船体巨型空间桁架,温度作用大,且温州地处台风高发地区,瞬时最大风力达12级以上。针对本工程的特点,提出了适用于台风区的高位连体大跨度结构隔震体系,解决了地震、强风、温度效应等多工况耦合的设计难题,对结构安全性进行研究,采取了相应的加强措施。着重阐述了结构设计中的一些关键问题及相应的处理措施,包括结构体系、整体分析、性能评估、关键构件等。

高层钢结构建筑施工监测与模拟研究

天津诺德英蓝国际金融中心采用巨型柱+剪力墙-核心筒+环形桁架+伸臂桁架结构体系,同时作为典型的施工时变结构体系,要求进行持续监测。介绍了施工过程中的监测方法和测点布置,通过理论值和监测值对比分析,保证施工阶段安全性,为本工程施工提供指导。

某超高层巨型转换桁架焊接残余应力数值模拟应用研究

焊接是钢结构制作和施工过程中最常用的连接技术之一。焊接残余应力会导致结构变形和刚度降低,影响结构安全和施工质量,采用数值模拟方法预测大型钢结构的焊接残余应力对确定焊接工艺以及设计强度校核均具有重要意义。采用串形热源模型,以天津高银117大厦巨型转换桁架为研究对象,研究了转换桁架斜腹杆焊接拼装顺序对转换桁架焊接接头残余应力和转换桁架结构整体焊接残余内力的影响,对确定实际焊接施工顺序和工艺起到了定量指导作用。

基于MIDAS的超高层巨型环桁架及伸臂桁架施工受力分析

在海口双子塔南塔项目中,将每层结构施工分成1组,根据不同结构形式形成刚度,进一步反映各层结构变化特点,采用MIDAS对海口塔进行施工模拟分析,研究施工过程中,巨型环桁架及伸臂桁架的应力和竖向变形情况,其各向应力和竖向变形随施工步增加而逐渐加大,随施工过程变化呈阶段性变化,封闭伸臂桁架的时间应综合考虑混凝土材料特性、施工步骤、温度等因素。

某公共建筑巨型钢桁架屋盖安装过程模拟分析

针对沈阳某公共建筑巨型钢桁架屋盖安装存在的诸多难点,基于SAP 2000有限元软件建立了该巨型钢桁架屋盖的有限元模型,根据该建筑施工的具体特点和屋盖的结构特征,按照同步、多点、整体的方式制定了拆除临时支撑过程的6个步骤,对该屋盖的安装过程进行详细施工模拟,重点分析了节点的竖向位移和水平位移。结果表明,最大的竖向位移出现在悬挑端,位移值为16.5 mm,竖向位移与悬挑长度的比值为0.867‰,小于1‰。;水平位移大多为1 mm左右,最大值小于2 mm。结果表明,该结构整体性能较好,拟定的施工方案安全可靠。

深圳证券交易所营运中心钢结构施工技术

深圳证券交易所营运中心工程采用型钢混凝土结构,其裙楼部分为巨型悬挑钢桁架结构,工程体量大,施工难点多。为解决悬挑平台的施工难题,使用了两台M1280D塔式起重机进行钢结构吊装。详细介绍了裙楼的预变形分析,裙楼钢结构的安装,巨型节点的拼装技术,超厚钢板的焊接技术及砂箱卸载技术等多项关键技术,创下了诸多工程亮点,保证了钢结构工程施工进度和工程质量。

深圳证券交易所营运中心超厚钢板焊接技术

深圳证券交易所营运中心工程抬升裙楼结构为全焊接巨型悬挑钢桁架结构,桁架由巨型钢板焊接节点和箱形截面弦杆拼装而成。施工中采用CO2气体保护半自动焊接技术,多人同步对称分段、分层多道焊接方法。详细介绍了巨型桁架的焊接顺序,保证了工程质量。

高层框架-核心筒及衍生结构体系主要抗侧组件分析

为更加深入和系统地了解高层建筑中应用最广的框架-核心筒结构,基于构件的受力特点,首次提出了抗侧组件的概念,指出核心筒、腹板框架和翼缘框架为该种结构体系的三个主要抗侧组件。基于6栋普通框架-核心筒结构及衍生结构体系的高层塔楼,计算了主要抗侧组件所承担的倾覆力矩比例来衡量其抗侧能力,详尽剖析了抗侧组件的工作原理。通过量化各抗侧组件的抗侧效能,使框架-核心筒结构的抗侧体系设计更加明晰。结果表明:在普通框架-核心筒、筒中筒、带环桁架的框架-核心筒结构中,核心筒为关键抗侧组件;单独带巨撑或伸臂的框架-核心筒结构中,关键抗侧组件分别是腹板框架和翼缘框架。

大跨度无依附巨型带状桁架拉杆安装技术

天津高银117大厦结构形式为巨型框架-核心筒-巨型斜撑多重结构抗侧力体系,其中巨型框架中的带状桁架作为一种新型的结构体系在超高层建筑中得到越来越广泛的应用,本工程包括九道环形带状桁架,其中大厦L6—L7层南北方向的带状桁架底部净空高度近40m,安装桁架时若搭设脚手架或胎架,需要的措施费用较高,且施工相对繁琐、工期较长。为此,在施工过程中选择合理的分段吊装,加设可靠安全的措施是解决问题的关键。首先,介绍该层大跨度无依附巨型带状桁架的分段;然后,叙述巨型带状桁架施工的选取及措施;最后,对117项目大跨度无依附巨型带状桁架施工进行总结。

山东渤海先进技术研究院巨型钢桁架设计

对山东渤海先进技术研究院的42m跨、11m高巨型钢桁架结构进行了设计计算,并采用ANSYS有限元软件对两个关键节点进行了精细化有限元分析。结果表明,采用截面高度不小于500mm及强度等级为Q355B的H型钢作为跨越两层高度的巨型桁架弦杆和腹杆能够满足承载力要求,全焊接桁架节点亦可充分发挥钢材强度并改善节点板局部稳定性能。

湖州南太湖CBD主地标塔楼结构设计

湖州南太湖CBD主地标塔楼为高度318m的高度超限项目,采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架-环带桁架结构体系。项目外形为曲面形体,底部分叉类似人字形结构,结构外框采用小角度斜柱拟合建筑形体,两塔楼底部由连接桁架相连。介绍了针对人字形结构特点的基础设计策略,以及结构的刚重比、剪重比、层间位移角、框架承担剪力比例等整体指标情况;比较了单塔模型与连体模型结构的自振周期和分塔水平位移,分析了表现出分塔动力特性的首阶振型,结果表明当上部连体结构约束住分塔的变形时,按立面开洞判定的单塔计算模型能够准确反映出人字形结构的整体特性;此外,还介绍了连接体、伸臂桁架、环带桁架、底部通高柱及顶部28m×31m拉索幕墙自平衡钢外框的分析与设计。

新开发银行总部大楼塔楼结构设计

新开发银行总部大楼塔楼采用钢管混凝土柱框架-核心筒结构体系。外框大柱采用钢管混凝土柱并沿平面6个角点均匀布置;外框大梁采用钢桁架,分别在8、14、20、26层设置形成环带桁架,与外框大柱共同组成了巨型外框;核心筒平面为六边形并在6个角部设置了钢骨。塔楼以国内、外结构设计标准和银行、健康材料、室内环境等行业标准为设计依据,以建筑、结构高融合度为设计目标和理念,最终形成了巨型框架-核心筒结构体系。通过采用结构抗震性能化设计手段,以及同时考虑防连续倒塌的关键节点有限元分析、大跨楼盖人行振动舒适度分析等专项分析方法,研究和验证了巨型框架受力特点下该结构体系在本项目中的适用性及合理性,实现了金砖银行塔楼的高设计标准、高融合度、优异结构性能的预定目标。

地铁车站超大基坑设计与工程实践

对地铁车站设计中受到规划的影响,与市政变电站合建成超大基坑设计进行了分析,从地质情况、周围环境要求、工程功能、当地的常用施工工艺设计以及经济技术条件方面进行了论述,提出了超大基坑方案采用地下墙和桁架支撑支护体系方法,达到了在工程实施中经济合理性,保证了超大基坑安全实施;解决了桁架支撑体系的方案设计和分析理论计算与实际监测数据对比的问题。

超高层建筑桁架钢结构安装技术研究

厦门国际中心主塔楼共设置5道桁架钢结构,每道桁架由伸臂桁架、环向支撑腰桁架及水平支撑三部分组成,伸臂桁架由穿越核心筒的4榀桁架构成,环向支撑腰桁架由东、南、西、北4榀组成,桁架间辅以巨型斜撑连接,以保证结构的整体稳定性。伸臂桁架和腰桁架按单元合理规划分段,分段后钢结构构件满足塔吊吊装要求。巨型斜撑合理规划分段后采用塔吊与倒链结合方式进行安装,采用斜向悬挑施工技术,使吊装角度与安装角度相符,从而提高了安装精度,取得了较好效果。