苏州某大型复杂商业连体结构设计

苏州某大型商业综合体项目位于7度抗震设防烈度区,为体型重叠建筑。通过5道防震缝将建筑整体划分为购物中心A区、购物中心B区、停车楼、商业街A区、商业街B区五个独立结构单元。购物中心A区为复杂连体高层建筑,1~5层采用框架-剪力墙结构,两个单体在3~5层中区由钢桁架相连,顶部(6层)钢桁架结构与两个单体通过成品球铰支座连接,形成强连体结构。充分考虑了周期比、位移比双指标平衡后对购物中心A区剪力墙布置进行了优化;屋顶钢桁架结构支座采用变刚度设计,局部设置滑动支座解决恒载下杆件应力比较高的问题。通过性能化设计,该复杂结构连体部位可以满足中震弹性、大震不屈服的性能目标要求。性能化设计及专项分析表明,影院钢结构具有良好的抗震性能、楼盖舒适度及防倒塌性能。

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。

非对称三塔连体超高层结构连廊施工方案研究

连体超高层结构属于大型复杂结构,时变特性显著。连廊作为连接各塔楼的纽带,其施工过程对整体结构安全性的影响较大,需要对其施工方案进行研究。以某非对称三塔连体超高层结构为研究对象,建立了该结构的数值模型。采用整体提升法和悬臂拼接法作为连廊的施工方案,分别进行了有限元计算,研究了不同施工方案下塔楼的竖向变形、连廊处各塔楼间的变形差、塔楼与连廊连接处单元的内力。结果表明:2种施工方案均不影响连体结构整体施工阶段的竖向变形规律。相较于整体提升法,悬臂拼接法将导致在连廊施工期间及竣工时刻塔楼结构产生更大的竖向变形、连廊处标高差及连廊连接处单元内力。整体提升法更适合本文研究对象的连廊施工。

基于抗连续倒塌分析的某连体结构方案比选

通过预设连体部位结构抗震性能目标,关注连体结构方案的抗连续倒塌性能,详细论述了某大跨连体结构分别采用大跨度楼面钢梁、大跨度钢梁转换、大跨度空腹桁架转换以及大跨度实腹桁架转换等4个方案的技术、经济可行性。分析结果表明,大跨实腹桁架转换方案在材料用量及满足建筑需求等方面综合较优;大跨钢梁转换方案抗连续倒塌能力较弱,大跨度楼面钢梁方案次之,大跨度桁架转换方案具有较好的抗连续倒塌能力,通过在各榀转换主桁架之间设置横向联系次桁架,可进一步加强连体部位转换桁架的抗连续倒塌能力;连体部位结构采用多榀结构布置方案,符合“结构分区”抗连续倒塌概念设计要求,可有效控制连续倒塌范围。由于偶然作用的随机性、不确定性,抗连续倒塌拆除构件法的“构件”由重要竖向构件扩展到重要水平构件是必要的;对类似桁架等平面及空间结构类型,拆除构件法的“构件”进一步扩展到受力单元“构件组”更加合理。

某多塔连体高层结构抗震性能化分析

某多塔连体高层建筑由3栋高度不同的高层建筑和高位钢结构连接体组成,连接体与主体结构之间设置摩擦摆隔震支座,支座位移较大的位置设置黏滞阻尼器。对整体结构进行了考虑支座非线性的整体建模分析,并与单塔独立模型的模拟结果进行对比。结果表明:设计所选用的弱连接有效减小了连接体对主体结构的影响,设置摩擦摆隔震支座和黏滞阻尼器减小了各塔楼的地震响应。最后,对整体结构进行了动力弹塑性时程分析,研究了结构的位移和层剪力、摩擦摆隔震支座和阻尼器的响应以及构件的损伤变化过程。结果表明:整体结构、摩擦摆隔震支座和黏滞阻尼器、结构构件均满足预定的抗震性能设计目标,该多塔结构在罕遇地震作用下的弹塑性反应及破坏机制,符合结构工程抗震概念设计的要求。

一场六馆多塔连体结构抗震性能研究

福州市长乐区“三馆三中心”项目属于抗震不规则结构,为地下一层,地上建筑为底部6个独立单塔(四~五层)、顶部整体串联而成的连体结构。底部塔楼采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构,顶部两层连接体采用钢桁架结构。结构存在扭转不规则、楼板不连续、竖向构件不连续、尺寸突变等不规则情况,属于特别不规则结构。以该项目为例,基于抗震设计方法,采用YJK-Paco软件对模型进行弹塑性分析,对比了单塔模型和多塔模型的动力特性,分析了连体结构传力路径和特征;通过罕遇地震工况下时程分析,掌握了关键构件在大震作用下的工作状态,保证连体关键构件性能不遭受破坏。研究结果可为此类多塔复杂连接项目提供参考。

佛山某高层连体结构的设计与分析

在新科技时代的发展中,空中连廊[1]可以有效地解决各栋塔楼之间的连通问题,但由于其复杂的结构形式和受力分析的繁杂,计算目的除了要准确分析各塔楼自身是否安全外,还需把连廊和各塔楼结合起来考虑其整体受力。所以应对整体进行有效的弹性分析,本文结合佛山市的高层连体结构项目,利用MIDASBuilding及YJK软件进行小震弹性时程分析,YJK进行中震情况下的弹性分析,通过两个不同软件计算的结果对比,探索连体结构对各塔楼的影响和连接体自身的受力情况及其舒适度。计算结果表明:连廊的关键部位应采用两个软件计算所得的结果进行包络值设计,除此之外为了结构的安全性,还应在中震下验算连廊部位的破坏程度。而且连廊作为薄弱部位应进行专项分析,并采取板厚加大至250mm,配筋率不小于0.25%且双层双向拉通的加强措施。

大跨度高空连体钢结构整体提升施工控制技术

高空连体结构的具体结构形式越来越复杂,相应的施工方案也越来越丰富和灵活。文章以安徽淮北矿业办公中心楼工程为背景,详细介绍双塔楼连体结构高空连廊施工方案设计,具体包括整体提升方案及三角架支撑方案的设计,并对连体结构整体提升过程进行实时动态监测与控制。结合实际工程,运用有限元软件对施工全过程进行模拟分析,并将现场监测数据与软件分析结果进行对比分析,进而保证连廊提升过程的安全及顺利合拢。研究结果可以为其他高空连体结构施工方案设计、应用及施工过程监控提供参考。

凯旋门式复杂高层连体的结构设计实例

结合某凯旋门式复杂高层连体的结构工程实例的设计,探讨了连体结构选型、结构计算及经济分析等问题。探讨了连接体桁架的布置方式及楼板刚度对整体结构的影响,设计时应用多种软件计算并比较分析,选择了合适的连体结构形式。另外还重点论证了连接体钢结构方案的优越性。

西安站改东配楼碰撞效应及影响因素研究

连接单元与主体结构的碰撞效应是引起连体结构损坏和塌落的重要原因,以西安站改东配楼为背景,采用Kelvin单元对该不规则复杂连体结构进行了碰撞效应分析,研究了碰撞效应对桁架支座位移及碰撞力的影响,分析桁架及关键构件的内力、位移及塑性铰出铰机制,讨论了接触刚度和初始间隙对碰撞效应的影响规律。结果表明:强震作用下,复杂连体结构极易产生碰撞,其对桁架、框架梁柱的内力和位移有显著放大作用,使连接体的塑性铰明显增多,均进入“立即使用”状态。建议该连体结构碰撞效应分析的接触刚度取大于主框架梁轴向刚度的数值5×106kN/m;初始间隙取值大于0.2m时,支座处的碰撞力消失。

西安火车站东配楼复杂连体结构振动台试验及数值模拟

通过对西安火车站东配楼结构的缩尺模型振动台试验,考察结构在不同水准地震作用下的破坏模式和抗震性能。对模型结构进行数值模拟,对比分析了不同工况下结构的自振频率、加速度和位移等动力响应的发展规律。结果表明,模拟计算结果与试验吻合较好,在8度罕遇地震后结构刚度退化最明显,其中小三角区X、Y向刚度分别降低了39.66%、37.50%,模拟值也达到了33.43%、28.79%,相差不足6%。连体结构在弹性和弹塑性阶段的最大层间位移角分别为1/554和1/53,满足抗震规范的限值要求。大跨度桁架采用滑动支座可有效释放小三角区与大区间的相对位移,保证了连体结构较好地协同工作和变形能力。在9度罕遇地震下,叠层桁架动力响应较大,刚度退化率达到23.73%,平面外扭转角1/56,位移比达到1.36,建议设置黏滞阻尼器控制桁架振动。

某差异体量高层连体结构设计与分析

某连体建筑由52.35m高的框剪结构A塔楼和77.5m高的框筒结构B塔楼通过跨度为32.4m的单层钢连廊在47.75m高度上连接形成。两栋塔楼主体体量差异大,进行了4种连体连接方式的选型分析,确定了滑动支座设置于连廊上端的两端滑动的连接形式。重点分析了隔震连廊对主体结构的影响,结果表明连廊两端设置4个摩擦摆支座的弱连接形式,减弱了连体结构对主体结构的影响,主体结构可以分开单独进行分析设计。对整体模型进行了弹塑性分析,结果表明采用弱连接后,连体结构各构件达到性能目标的要求。对支承连体牛腿的有限元分析结果表明,牛腿采用三角桁架形式的布置及对应构造安全可靠。对连廊楼盖单人连续荷载及人群荷载分析结果表明,其舒适度满足规范要求。

某大跨度连体结构舒适度多模态TMD振动控制设计

某办公楼建筑立面凯旋门造型采用大跨度连体结构,跨度为43.5m。该连体竖向自振特性具有多阶竖向自振频率低、频率分布密集、阻尼比小等特点,因人群活动引起的竖向振动加速度过大导致舒适度问题,设计采用TMD振动控制减小人致振动加速度从而改善结构舒适度。根据本项目的实践,总结了一套完整的大跨度连体结构楼盖舒适度TMD振动控制设计方法。根据结构的模态形状特点、人群的活动空间分布情况及舒适度验算结果确定需要控制的频率;按等效单自由度体系确定对应模态TMD最优参数,并考虑多模态振动控制,可进一步将单个质量较大的TMD分解为多个MTMD,以改善控制效果;在分析模型相应位置处加入TMD,采用快速非线性分析法(FNA法)进行时程分析以验证TMD振动控制效果。计算结果表明:采用TMD控制结构加速度可显著改善大跨度楼盖结构的舒适性,是一种经济、实用的方法;对于频率密集型的大跨度楼盖结构,应控制多模态的振动加速度。

武汉江城之门大跨刚性连体超高层混合结构收缩徐变分析

武汉江城之门为双塔高位连体的门形超高层建筑,建筑高度241.9m,采用钢管混凝土柱框架+核心筒+加强层+连体巨型跨层桁架结构体系,核心筒角部及相交处内嵌钢骨,部分楼层内嵌钢板。采用SAP2000软件分别建立基于CEB-FIP 90、CEB-FIP 2010、GL2000理论的分析模型和无连体单塔模型,进行了考虑收缩徐变的非线性阶段施工模拟分析,对比了典型竖向构件变形和内力重分布结果。分析结果表明,伸臂桁架可有效平衡外框柱和核心筒的竖向变形差异;高位刚性连体的布置加大了外框柱和核心筒的竖向变形差异,其差异主要为弹性变形,收缩徐变引起的附加变形差异较小;混凝土收缩徐变带来的竖向构件轴力重分布表现为核心筒剪力墙卸载,外框柱和剪力墙内嵌钢骨加载,轴力变化最大值位于连体相邻下部楼层;对伸臂桁架和腰桁架内力影响主要体现为弦杆轴力的增大。

基于离散相模型的水力喷砂射孔器优化设计

针对常用水力喷砂射孔器冲蚀磨损严重、使用寿命短的问题,运用数值模拟软件的离散相模型,分析了常用水力喷砂射孔器的冲蚀磨损规律,提出了工具结构和喷嘴结构的优化设计方案;并对新型水力喷砂射孔器的射流性能和耐冲蚀性能进行验证。研究结果表明:常用水力喷砂射孔器的冲蚀磨损主要集中在工具内腔喷嘴入口处、喷嘴内流道和工具外壁喷嘴出口处,且射孔器结构、射孔液运动特性、管柱振动和工作环境是造成冲蚀磨损的4个主要原因;相同条件下,相比于常用水力喷砂射孔器,所提出的新型水力喷砂射孔器的射流速度更大,上下层喷嘴间的速度差更小,耐冲蚀性能更佳。

重庆大悦城结构设计要点

重庆大悦城属于大型商业综合体,项目场地东北高西南低,最大高差约60m,中央区域存在深度达20~30m且不足5年回填土的特点,针对基础稳定性采用整体建模协同分析的手段进行了分析研究。裙房属于连体结构,南北区域以三道连廊相接,采用有限元软件对裙房的地震作用及温度应力进行计算分析;中部通廊(Tube)为超长结构,对Tube进行了温度应力分析,针对端部大悬挑进行了抗震分析及防连续倒塌分析。本项目塔楼及裙房均为超限结构,采用性能化设计手段及非线性时程辅助分析,对结构进行了细致、全面的分析,分析结果可满足预设的性能目标要求。

大底盘不等高双塔连体结构抗震性能研究

文章研究的结构为现代化综合性高层办公楼,由东西向主副塔楼和高位连体结构组成。详细介绍了该结构分析与设计的有关内容,包括高位连体结构连接方式的选择,运用MIDAS/Gen有限元软件建立结构力学三维空间整体模型,进行了主副塔楼结构在多遇地震作用下的地震响应研究、弹性时程分析补充验算,重点介绍通过静力弹塑性(Pushover)分析找出了结构的薄弱部位,并采取相关的抗震加强措施以及连体结构楼板受力分析。分析结果表明,在地震作用下该结构抗震性能良好,能够满足预期的抗震性能目标。

带连体的高层综合办公楼的连体结构设计

结合河南省洛阳市洛龙区行政中心综合办公楼的设计,探讨了连体结构选型、结构计算及经济分析等问题。研究表明,连体结构的地震扭转效应特别明显,连接体桁架的布置方式及楼板刚度对整体结构的计算结果十分敏感,设计时应用多种软件计算并比较分析,选择合适的连体结构形式。另外本文还重点论证了连接体钢结构方案的优越性。

考虑地裂缝影响的连体结构地震动力响应分析

西安火车站东配楼为不规则连体结构,其质量与刚度分布差异较大,地震作用下的平扭耦合效应显著,不利于结构抗震,为研究地震作用下f 3地裂缝对该连体结构动力响应的影响,本文采用ABAQUS有限元软件分别建立了f 3地裂缝场地与无地裂缝场地的土体结构耦合模型,对比分析了地震作用下结构的位移、加速度及扭转等响应。结果表明:地裂缝增强了地震的激励作用和连体结构的动力响应,由于大区各柱脚距地裂缝距离均不相同,因此大区的扭转响应显著提升,增幅达到了191.61%;在弹性与弹塑性阶段,连体结构的最大层间位移角分别为1/580和1/51,满足相关规范要求;大、小三角区的位移及加速度大致相同,表现出较强的平动耦联效应;而大跨桁架连廊采用滑动支座能有效释放连体结构的相对位移,并降低强震作用下大区与小三角区的扭转耦联效应;连体结构的薄弱层为1、2层,应进一步提升结构刚度。

浅谈高层建筑结构的扭转效应

通过对某井字形联体高层建筑的结构分析比较,就高层建筑结构设计中的扭转效应控制的问题进行探讨。