带高位大悬挑的多塔连体结构超限分析与设计

武汉全球公共采购交易服务总部基地项目6~8号楼是三塔多重复杂连体结构,各塔间刚性连接体跨度25.2m,顶部两层南侧和东侧分别设置悬挑8.4m和6.0m的高位长悬挑结构,是具有6项不规则项的超限高层建筑。工程混合采用混凝土结构、钢结构和组合结构体系,并使用预应力技术。本文介绍了该项目抗震性能化设计过程,采用多种软件对小震、中震和大震作用下的结构及构件性能进行分析。对以下重点问题进行专项分析:采用时程法和反应谱法得出6度区连体和悬挑结构的最小竖向地震作用系数;分析温度作用下超长结构的楼板应力,分析悬挑结构在其上下层引起的楼板应力,验算大震作用下连接体楼板的抗剪承载力;验算连接体楼盖舒适度。结合分析结果和工程特点,采取相应加强措施,实现了良好的抗震效果。

220 kV全装配式混凝土户内变电站配电装置楼结构抗震设计

在国家电网“两型一化”发展战略引领下,提出了一种新型全装配式钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)户内变电站结构,该结构由全装配式RC框架结构和分布式连接全装配RC楼盖(discretely connected precast RC floor,DCPCF)组成。介绍了新型全装配式RC户内变电站结构数值分析方法,分析了某220 kV全装配式RC变电站配电装置楼地震响应规律,并与同型现浇结构进行了对比分析。结果表明:全装配式变电站满足抗震设计规范要求,结构安全可靠;全装配式变电站受由楼盖参与的高阶振型影响较大,设计时需考虑更多振型的参与;与同型现浇结构相比,在双向水平地震作用下,全装配式RC变电站整体结构的楼盖发生了较大的平面内变形,进而使得二者的地震响应存在较大差异;对结构大开洞楼层进行了楼板应力补充分析,发现DCPCF的应力小于现浇楼盖,结构的不规则布置使部分连接件所在区域出现应力集中,建议对楼板应力集中区域采取加强措施。研究结果可为全装配式变电站建筑结构的研究和应用提供参考。

陡倾片麻岩滑坡演化过程研究——以兰陵溪滑坡为例

弯曲-倾倒破坏是陡倾顺层岩质斜坡的一种变形模式,当其折断面贯通形成滑移面时,斜坡演化为滑坡。以三峡库区兰陵溪滑坡为例,引入反转应力法、梁板强度理论对滑坡变形模式与演化过程进行了研究。结果表明:①该岩质斜坡具有典型的陡倾顺层、岩体结构软硬相间的特点,为其发生弯曲-倾倒破坏提供了先天性条件。②差异性风化是兰陵溪滑坡发生弯曲-倾倒变形的主要原因,片状片麻岩抗弯强度变弱,促使片麻岩逐渐发生弯曲,最后产生弯曲折断-倾倒变形破坏。③兰陵溪滑坡演化过程历经差异性风化、岩层弯曲变形、岩层倾倒破坏、折断面贯通等4个阶段,所有折断面贯通形成潜在滑移面时,斜坡演化为滑坡。研究成果可为该滑坡工程治理提供理论依据,也可为同类型岩质斜坡治理提供思路。

施工阶段空心板单板受力分析

随着近年来城市桥梁逐渐更新,许多年久失修的空心板桥被评为危桥,需要拆除重建。由于既有旧桥等构筑物干扰,新装空心板经常遇到起吊空间不足的问题。此施工阶段,部分空心板需要临时承受吊车荷载,且为单板受力状态。设计时只考虑全桥成桥后的受力状态,未单独考虑施工阶段的单板受力状态。文章采用桥梁博士空间结构分析系统,模拟分析施工阶段空心板单板受力情况。通过施工措施调整,施工阶段的结构承载能力和强度均满足相关要求。

高烈度区某旋转斜柱框架-核心筒超限高层结构设计要点分析

昆明某147.5m超高层建筑,共37层,其中12~35层外框架绕平面形心相对下层旋转,共旋转30°,采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。根据旋转斜柱的特点,结构设计采取了针对性的分析方法,制定相应的性能目标并提高了关键构件(框架柱、底部加强区剪力墙、楼板)的抗震性能。利用YJK、ETABS及SAUSAGE软件对结构进行了不同性能水准地震作用下结构承载力、变形及稳定性分析,重点验算旋转斜柱对结构整体性能、楼板、核心筒等构件的影响以及斜柱本身的抗震性能,并采取针对性抗震构造措施。另外,采用MIDAS FEA实体有限元分析了斜柱关键节点的可靠性。结果表明:结构在不同性能水准地震作用下的各项设计指标均满足相关规范要求;水平力形成的扭矩在各种工况下的传递路径均有效可靠,各构件可实现预期的抗震性能目标,结构设计方案是可行且安全的。

崇明东滩科研中心超限结构分析与设计

崇明东滩科研中心为超限结构,同时存在平面不规则、多塔、吊挂转换等不规则项。采用YJK、Etabs进行了反应谱法对比分析、时程分析等,校核了反映谱法的计算结果;采用MIDAS/Gen进行了楼板应力分析,校核楼板小震弹性性能,为楼板中震不屈服性能目标提供配筋依据。同时,介绍了吊挂结构方案比选过程,对比分析了梁上立柱转换与梁下吊挂转换两个方案。综合建筑功能等因素选择了梁下吊挂转换方案。应用包络设计理念对关键构件进行设计确保项目安全度。此外,采用MIDAS/Gen对吊挂区域楼面进行了舒适度分析,结果表明通过适当加强措施,楼面舒适度控制效果良好。本文可为同类结构的综合分析与设计提供参考。

光峰科技总部大厦结构设计要点

以光峰科技总部大厦塔楼项目为工程背景,基于该项目存在高度超限、扭转不规则、楼板不连续、局部穿层柱等不规则项,属于超限高层建筑的情况。对结构进行了小震弹性、中震及大震弹塑性等计算分析,针对塔楼跨层柱进行了屈曲分析,保证跨层柱的稳定性;并对斜柱顶底楼盖、两处局部体型收进竖向构件楼板进行楼板应力补充分析。计算结果表明结构具有良好的抗侧刚度,较好地满足抗震设计预期的性能目标。

某高烈度区高中部教学楼抗震设计

学校平面为“U”字型造型,上部嵌固端为地下室顶板,框架结构,教学楼无地下室,采用隔震设计,上部结构计算高度为21.9m。本文介绍了工程的特点和结构设计情况,针对地下室、教学楼等位置,分析了结构凹凸不规则、楼板不连续等不规则情况及薄弱部位,结合计算结果采取有效加强措施,并在隔震层中增设了粘滞阻尼器,对隔震方案的效果进行分析,分析结果表明该教学楼结构中承担荷载的结构构件在该地区发生大震下的情况下,其具有较为良好的抗震性能,满足相应规范中所要求的结构构件“大震不倒”的目标水准和本工程的性能目标等相关要求。

某总部大楼扭转体型结构设计分析

某总部大楼采用扭转体型的框架-核心筒结构,外框钢柱均绕塔楼中心沿逆时针方向倾斜。在竖向荷载作用下,扭转体型结构受力方式与常规结构不同,竖向荷载作用分解为沿斜柱的轴向力和水平分力,斜柱水平合力形成对结构的整体扭矩。通过竖向荷载作用下结构整体和构件两个层次的分析,楼板采用弹性板假定,并考虑重力荷载下的P-Δ效应,反映扭转体型结构的实际受力情况,重点分析扭转体型结构在竖向荷载下的外框斜柱内力、楼板面内剪力、底层墙剪力和层间位移角。分析结果表明,扭转体型结构与非扭转体型结构在竖向荷载下结构整体和构件受力显著不同。在竖向荷载作用下,核心筒翼墙的剪力与多遇地震下的剪力相当,角柱的剪力为多遇地震下剪力的4~6倍,应引起设计重视。

旭辉七里庄综合楼超限异形墙结构设计

旭辉七里庄综合楼项目建筑方案来自美国斯蒂文·霍尔建筑师事务所,结构形态较不规则。地上采用剪力墙结构体系,局部剪力墙在地下2层顶板进行转换,基础采用筏板以增强整体性。本工程属于特别不规则结构,设计时采取了对应加强措施。使用SATWE和ETABS软件对多遇地震下结构进行分析,主要整体指标均满足规范要求。此外,针对此不规则结构还进行了一系列专项分析,包括异形墙体分析、性能化设计与剪力墙型钢布置、中震楼板应力分析、舒适度分析、温度作用分析和大震弹塑性分析。结果表明,本工程结构设计安全合理,可以满足抗震设防要求并实现预期建筑功能。

某高层建筑大跨度连体结构设计

某建筑为A级高度复杂高层连体结构,为了保证连体结构的性能水准设计要求,分析了连接体在多遇、设防和罕遇地震下的受力性能,并对连接体进行了楼板应力和温度应力分析、连体桁架挠度验算、抗连续倒塌分析及水平交叉斜撑分析等进一步的细化分析验算,结果表明连体结构各项指标和承载力均满足设计要求,具有良好的抗震性能,结构安全可行,可为类似工程项目提供参考。

拱形屋顶图书馆结构设计分析

阳江市某拱形屋顶图书馆主体结构为钢筋混凝土框架结构体系,上部屋盖为大跨度钢筋混凝土拱形结构。对拱形屋顶图书馆项目特点和结构布置原则进行了论述。利用盈建科YJK和MIDASGen两种分析软件对整体结构进行小震弹性计算和中震验算,以及小震弹塑性时程分析。对底部弧形剪力墙和楼板大开洞的楼板应力等关键构件进行专项的有限元软件分析。计算分析结果表明:整体结构的各项性能指标均满足要求,验证了结构体系的合理性,构件分析结果和承载力复核符合使用要求,设计安全可靠。

天津某医院病房楼超长结构设计措施

阐述了在某高层钢筋混凝土框架-剪力墙超长结构设计中所采取的措施,包括设计方案、计算模型、温度计算条件、计算结果的使用、若干设计措施以及上部伸缩缝设置后"一分为二"的"音叉式"柱节点应力分析及设计。通过计算比较和分析认为,工程施工阶段所受到的温度影响最大。弹性内力分析结果应在考虑徐变应力松弛系数之后应用于工程,并建议针对温度应力计算结果宜分段取值进行配筋设计。

超长框架结构在降温下开裂的数值模拟

目前 ,超长框架结构楼板的温度应力分析大都集中于混凝土的线弹性阶段。利用钢筋混凝土非线性有限元的开裂模型 ,对模板在降温条件下的开裂过程进行数值模拟 ,并与实际工程的观测结果和工程中采用简化模型的计算所得结果进行比较 ,表明采用非线性有限元开裂模型能够较好地估测结构降温引起的应力分布 ,以及由此而引起的开裂位置及方向 。

钢-混凝土叠合板组合桥面的徐变和应力重分布研究

以某特大跨度拱桥的钢-混凝土叠合板组合桥面为工程背景进行有限元分析,探讨了活载和恒载作用下不同龄期混凝土弹性模量的取值;研究了预制板不同加载龄期、混凝土板是否采用叠合板等因素对大跨度钢-混凝土叠合板组合结构徐变的影响,以及钢-混凝土叠合板组合梁截面由于徐变引起的内力重分布效应。研究结果表明:钢-混凝土叠合板组合结构中,由于预制混凝土板和现浇混凝土龄期不同,从而收缩徐变和变形模量不同,在运营过程中,会引起现浇混凝土、预制混凝土板和钢梁三者之间发生应力重分布。与全部一次现浇混凝土组合梁相比,采用叠合板梁可以减少混凝土的收缩徐变。

回字形超长框架结构温度应力设计

在理论分析和现场长期测试的基础上,针对回字形超长框架结构的特点,研究了该类结构的温度应力设计方法.采用余弦函数模拟季节温度变化,应用CEB-FIP MC90规范中的收缩公式及JTJ023—85规范中的徐变本构关系和徐变计算的继效流动理论,结合考虑徐变应力折减系数的简化计算方法,对实际工程进行了温度应力分析,分析结果与现场测试结果吻合.分析表明,回字形框架的楼面角点、角柱、边梁、楼面中间区域为温度应力设计的关键部位,在这些关键部位配置适量通长普通钢筋即可控制温度及收缩裂缝,且对结构造价影响很小.

组合结构有限元计算存在的问题和处理方法

梁、板、壳等结构单元在有限元计算中使用十分广泛,但由于其几何特点,在组合结构有限元计算中,如果不正确处理,有时会给计算结果带来一定的影响。针对组合结构分析中,应力集中及几何位置简化等导致较大计算误差的情况,以地铁车站结构中常见的板梁组合结构为分析对象,从工程实用角度出发提出了相应的对策和处理方法。采用这些措施,可以在使用现有通用有限元软件进行计算的情况下,获得较符合实际的结果。

特高面板砂砾石坝结构安全性论证

基于试验研究与数值计算分析,对新疆大石峡250 m级特高面板砂砾石坝结构安全性进行了论证。结果表明:压实后的砂砾石料有较高的变形模量、较小的流变和地震残余变形,大坝运行期坝体最大沉降仅为最大坝高的0.64%;设计地震用下坝体最大震陷量仅为最大坝高的0.40%;静、动力荷载作用下,面板周边缝的沉陷和张拉值均未超过国内外已建工程的最大实测值,周边缝的剪切位移虽然比国内外已建工程的最大实测值大,但中国在混凝土面板接缝止水结构与材料方面的技术储备已经能够满足其要求。因此,与相同高度的面板堆石坝相比,面板砂砾石坝变形安全控制的难度较小。需要指出的是,250 m级特高砂砾石坝的防渗面板在静、动力荷载作用下的轴向和顺坡向拉、压应力极值较高,有必要在面板周边缝和压性垂直缝两侧一定范围配置加强钢筋。

堆石坝混凝土面板湿度场及干缩应力研究

本文结合公伯峡面板堆石坝,考虑影响湿度及干缩应力的各项因素,按面板混凝土浇筑时有无表面养护两种工况(状态),实时模拟面板的施工过程,对施工期面板的湿度场及干缩应力进行全过程有限元分析研究,获得了施工期面板湿度场及干缩应力的变化及分布规律。

大面积混凝土梁板结构温度应力问题的探讨

近年我国许多采用部分预应力混凝土框架结构的超大建筑物 ,不设或少设伸缩缝 ,若不采取措施 ,将出现大面积开裂 ,由于结构的温度应力与混凝土收缩、徐变有直接关系 ,因此分析的难度很大。对此采用一套以弹性有限元分析为基础的方法 ,对大面积混凝土梁板结构温度应力进行分析 ,可为超大建筑物的设计提供依据。