叠加空腹桁架的钢-钢骨混凝土组合转换桁架设计分析与监测

针对某上弦为钢骨构件、腹杆及下弦为型钢的钢-钢骨混凝土组合转换桁架结构,采用PKPM软件对组合转换桁架和其上空腹桁架进行了多个整体模型的弹性对比分析及静力推覆分析。结果表明,施工模拟方式、楼面板刚度模拟方式、混凝土空腹桁架构件徐变、中大震下出铰情况对转换桁架和空腹桁架分担的转换荷载计算值均有较大影响,相关因素应予包络、准确地考虑。对多个子结构组合而成的结构体系,应明晰各子结构在整体中发挥的作用,以及各子结构在相关因素变动情况下的定量变化情况,以保证各子结构性能稳定性和整体结构的安全。工程施工阶段监测表明,叠加空腹桁架的组合转换桁架结构变形及构件应变基本与设计预期相符,转换结构安全合理。

阿里巴巴上海总部类巨型框架超限结构设计

阿里巴巴上海总部大厦采用了类巨型框架结构体系,主要结构构件均采用了钢结构。系统介绍了塔楼超限结构设计的概况,并针对本项目类巨型框架的结构特点和难点进行了阐述。针对塔楼整体结构的不规则性,提出了结构设计的抗震性能目标和抗震加强措施。结构的整体分析结果表明,结构整体指标和抗震性能均能满足既定的设计要求。对特殊及关键的结构部位进行了计算和分析,确保了构件和节点的可靠性及其在整体结构中关键作用。

济南某复杂综合体结构设计难点研究

济南某复杂综合体项目由两座约90m高塔楼+大底盘商业裙房+低区U形幕墙+高区拱形连桥组成,高区连体建筑采用铅芯橡胶隔震支座与塔楼相连,低区采用两端固定铰支座与塔楼相连,为大底盘多塔复杂连体结构。塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,高区拱形连桥采用钢结构空腹桁架结构体系,低区U形幕墙采用劲性索体系。针对工程特点,着重阐述了大底盘裙房不分缝可行性及低、高区弱连体的合理支座形式,提出了采用两端固定铰U形劲性索的弱连体新形式。结果表明:低区U形幕墙采用两端固定铰连接形式,高区连桥采用铅芯橡胶隔震支座连接形式均能较好地实现弱连接,保证塔楼和连桥的抗震性能。

某带空腹桁架的科研楼结构设计

该结构采用框架-剪力墙结构体系,该项目存在竖向抗侧力构件不连续、楼板局部不连续、扭转不规则特点。针对项目扭转不规则,设置了屈曲约束支撑,取得了较好的抗扭转效果。针对竖向抗侧力构件不连续,同时为实现通高大堂,在4层设置了空腹桁架;基于“强化转换层及其下部,相对弱化转换层上部”的设计思想,定量给出了空腹桁架控制指标和内力调整措施。空腹桁架下弦杆采用了预应力型钢混凝土梁的设计,给出了该梁的抗弯、抗剪计算公式。

赣州西站站房钢结构分析与设计

赣州西站是京港高速铁路在赣州市内最大的高铁站,建筑造型新颖。为契合建筑造型,上部钢结构具有大跨、异形、节点复杂、超高穿层柱等特点,通过结构整体分析、钢结构极限承载力分析、正面钢结构屈曲分析、复杂节点有限元分析和穿层柱分析等方法,采用在空腹桁架的平面外设置钢拉索,超高穿层柱设计空间钢网格结构关键节点等措施确保结构设计的可靠性。结果表明钢拉索可有效保证空腹桁架的平面外稳定性;弹性、弹塑性全过程屈曲分析表明,屋盖安全系数均大于2.0,屋盖钢结构极限和稳定承载力满足设计要求;铸钢节点在罕遇地震作用下仍处于弹性状态,满足性能设计要求;铸钢球关键节点有效解决穿层柱超高问题,进一步提高了穿层柱的稳定和极限承载能力。

南京市中心医院综合楼原址新建项目单侧大悬挑超限高层结构设计

南京市中心医院综合楼原址新建项目用地狭小、高度受限且基底面积被周边地下室挤占,采用了单侧大悬挑的结构体型。在充分考虑造价和施工可行性的前提下,经分析对比,得出以下结论:高层建筑大悬挑部位可采用具有结构高度小、不影响室内空间、安装方便等优点的钢结构叠层空腹桁架;通过对空腹桁架进行合理的子结构拆分,在竖腹杆中间设置可锁紧滑动节点,可实现空腹桁架的无支架施工并消除楼层间由施工次序引起的不均匀内力;空腹桁架叠层较多时,由支承柱竖向变形引起的次内力不能忽略;为解决新建项目与周边既有地下室间距离很近的问题,可采用高承载力后注浆钻孔灌注桩、地下室外墙单面立模、拔除周边地下室基坑支护桩等措施;低烈度区钢筋混凝土框架-剪力墙结构的地震损伤主要发生在连梁部位,采用可更换钢连梁有利于实现结构中震正常使用的性能目标。

天音大厦超限高层结构设计

天音大厦项目A座和C座塔楼,因立面复杂、造型独特,存在大悬挑和多项结构不规则。根据建筑功能的需要,确定合理的结构形式,采用SATWE、MIDAS Building软件对结构在多遇地震和风荷载作用下进行计算分析,采用SAUSAGE软件对结构在罕遇地震作用下进行计算分析,得到了振型周期、层间位移角、楼板应力、楼盖舒适度、构件挠度、关键构件受力性能等重要的分析结果。结果表明:A座采用悬挑空腹桁架和斜柱转换,C座采用悬挑桁架的结构形式,传力路径明确,结构计算各项指标满足规范要求,结构设计合理、安全、可靠。

V形柱支撑大跨度叠层空腹桁架结构设计

湖南东方红建设集团科技创新中心项目1#办公楼采用框架-剪力墙结构体系,为V形柱支撑大跨度叠层空腹桁架的复杂受力结构,较多地采用了型钢混凝土或钢结构构件。为了实现建筑的悬浮效果和良好的室内净高要求,在36m大跨度区域采用了型钢混凝土叠层空腹桁架,仅在不影响建筑使用功能的桁架底层端部设置了斜腹杆,提高空腹桁架的受力性能和材料利用率。重点论述了结构选型和针对薄弱环节的加强措施,对关键构件和节点进行了详细分析。结果表明:结构受力合理,能够实现多道设防的抗震性能目标,大震作用下关键构件保持弹性或不屈服,关键节点构造合理,结构安全度高,有足够的安全储备。

带弧形空腹桁架的钢框架-支撑结构设计

白鹭湾湿地段L5林盘建筑采用带弧形悬挑空腹桁架的钢框架-支撑结构。通过弧形空腹桁架受力特点及三种桁架体系的对比分析,确定了内、外环弧形空腹桁架间设置竖向人字形支撑的悬挑桁架结构形式。多遇地震下的弹性时程分析得到的楼层位移、最大层间位移角及楼层剪力均与反应谱分析的结果较吻合,验证了采用反应谱法能够满足施工图设计要求。通过罕遇地震下的弹塑性时程分析,对基底剪力、弹塑性层间位移角、构件承载力进行了复核,结果表明,整体结构在罕遇地震下表现出较好的抗震性能,能够满足预设性能目标。针对大跨度悬挑区域,进行了楼板舒适度分析,结果表明,结构设计满足舒适度要求。

高层型钢混凝土底部大空间转换层结构性能研究

提出在底部中大开间 (或小跨重载 )的多高层建筑中 ,优先采用型钢混凝土转换梁及其底部大开间的型钢混凝土结构体系 ,对底部开间较大的高层、超高层建筑 ,可采用型钢混凝土结构及预应力型钢混凝土空腹桁架转换结构体系。为此 ,进行了型钢混凝土底部大开间梁式托柱转换层结构 ,与普通钢筋混凝土相应结构模型的竖向荷载和低周反复水平荷载对比试验 ,以及部分构件采用型钢混凝土的预应力型钢叠层空腹桁架转换结构与普通钢筋混凝土相应结构模型的竖向荷载和拟动力对比试验 ,提出了型钢混凝土底部大开间及转换层结构体系的部分设计建议 ,取得了卓有成效的成果。本文研究成果成功地应用于三个实际工程 。

剪力键式钢空腹梁空腹部分内力计算方法研究

剪力键式钢空腹梁是钢空腹夹层板的基本力学单元,为研究该结构空腹部分静力计算方法,根据剪力键式钢空腹梁传力机理,基于空腹桁架理论提出了一种适合钢空腹梁空腹部分内力的计算方法。该方法基于刚度等代交叉梁系的方法计算,考虑了空腹部分钢肋的受力特征。并将公式计算结果与有限元模型计算结果进行了对比。结果表明:剪力键式钢空腹梁的受力具有空腹结构的典型特点,基于修正的空腹桁架理论计算方法能够较为准确地计算出钢空腹梁关键截面的应力分布状况,为该结构合理设计计算提供了依据。

马鞍山长江公路大桥三塔悬索桥钢箱梁设计特色

马鞍山长江公路大桥左汊主桥为三塔两跨悬索桥,其主梁采用钢箱梁结构。根据结构受力合理、施工方便、节省材料等原则设计了钢箱梁。横隔板采用空腹桁架式结构,既满足结构受力要求,又可减轻结构重量、便于施工;在中塔位置采用下横梁与钢箱梁不等高的固结设计,使下横梁内力及钢箱梁应力满足设计要求;塔梁固结设计增大了钢箱梁的竖向刚度,减小了中塔顶主缆的不平衡水平力;在标准节段与塔梁固结段设置变高段使塔梁固结位置应力传递匀顺;将锚拉板与钢箱梁内纵腹板连为一体并伸出钢箱梁顶板,桥面荷载直接通过纵向腹板及横隔板耳板传给吊索,避免了设置复杂的吊索锚固加劲构造及吊索锚固耳板与桥面板间直接承受拉力的焊缝。

迭层空腹桁架转换层结构拟动力地震反应试验研究

结合一实际工程进行了预应力部分型钢混凝土迭层空腹桁架转换层结构的拟动力地震反应试验研究 ,并对其进行了弹塑性动力分析 ,与实测曲线作了比较 ,二者符合良好。

钢-预应力混凝土连续组合箱形梁的整体性能分析

视多室箱梁单位宽度为空腹桁架 ,取桁架的每根杆件为一平面梁单元 ,用三次插值函数描述其位移 ,单元节点位移参数用三次多项式表示为箱梁梁段单元节点位移参数的函数。这样箱梁梁段单元可分为翼板 (顶底板 )、腹板 (斜腹板 )、伸臂和横隔板单元。在进行有限元分析时将其直接迭加至总体刚度矩阵 ,编制相应的程序后可任意分析单箱多室、多箱多室及不规整的多种材料组成的组合箱梁。同时能分析箱梁的畸变、翘曲、局部变形、剪力滞后和荷载横向分布等。用本文编制的程序进行了一座复杂的钢 -预应力混凝土连续组合箱梁桥计算 。

矩形钢管空腹桁架人行天桥“TT”型节点受力性能

采用有限元数值分析方法,对某矩形钢管空腹桁架人行天桥"TT"型空间节点的受弯性能进行了研究。结果表明,空间受弯节点在下平联荷载作用下,最大应力发生在宽度比较小的弦管受压腹板上;空间受弯节点的主要破坏模式有:与下平联下翼缘板连接处的弦管腹板压跛破坏,下平联上翼缘板与弦管连接处的钢材或者焊缝断裂破坏,或者两者的联合破坏;由于平面内、外弯矩的共同作用,空间节点的抗弯承载力降低,不能单独地按照平面内或者平面外抗弯承载力来计算,而应考虑两者的相互影响。下平联与弦管不同连接位置对承载力影响不大,但采用中间连接方式的弦管应力最小且应力集中程度最低。

大尺度开孔钢梁性能的试验研究和数值分析

研究了超出我国设计规范构造尺寸限制的大尺度、非等间距腹板开孔的钢梁性能,进行了2榀针对实际工程的长9 m钢梁的足尺静力试验,将试验数据与一般梁理论、空腹桁架理论、有限元等方法得到的计算数据进行了比较分析.研究表明:这种大开孔钢梁只要设计得当,能够满足承载力和挠度要求;空腹桁架理论适用空腹截面正应力的简化计算;孔口附近的实腹截面应力分布受到开孔的显著影响,对正应力和剪应力分布,有影响的范围为距离孔口边缘分别约0.9倍孔口高度以内和1.0倍梁截面高度以内;在影响范围之内,正应力呈非线性分布,中和轴处的剪应力偏大,与梁理论有关弯曲应力和剪应力公式的计算结果相差较大.

湖南广电生产基地F演播厅及办公楼结构设计

湖南广电生产基地F演播厅及办公楼主要建筑功能包括大演播厅以及漂浮于演播厅之上的办公楼层,整个结构利用建筑垂直交通单元组成8个钢支撑筒体作为抵抗竖向力和水平力主要构件,与上部漂浮办公钢桁架结合形成巨型框架结构体系;归纳了结构弹性分析的主要结构指标,计算结果满足规范和超限审查专家的要求;弹塑性时程分析结果表明,结构能够满足罕遇地震下的受力要求。采用大跨度空腹桁架、大跨度桁架转换体系较好地实现了建筑师的设计理念。运用TMD减振技术解决楼盖舒适度问题。

错列钢木混合桁架设计研究

在错列桁架钢木混合结构体系中,桁架直接承受重力荷载,是横向抗侧力的主要构件,因此桁架设计研究对于错列桁架结构体系的整体受力性能至关重要。在初步布置钢木杆件的基础上,研究在桁架跨度一定的情况下,桁架节间数目不同、空腹节间位置不同时桁架杆件在竖向荷载作用下的内力变化;桁架腹杆的合理布置形式。比较结果表明:在钢木混合桁架中,上弦杆、竖腹杆选用木材,斜腹杆、边柱、下弦杆选用型钢的布置方案是合理可行的;尽量避免将空腹节间设置在桁架端部;需在非跨中布置空腹节间时,腹杆两边对称布置、适当增加节间数目都可使杆件内力较为均匀,布置空腹节间更为合理。

空腹桁架拱钢桥设计

大连福佳大化大型芳烃联合装置码头工程为8万吨栈桥式码头,其栈桥由两跨空腹桁架拱式钢桥组成,在竖向荷载作用下这种结构受力兼有拱结构和桁架结构的受力特性。采用大型有限元软件建立了空间梁单元模型对该种结构的受力性能进行了分析,研究结果表明该桥型结构受力合理,用料节省,能够满足工程需要,可为同类结构设计参考。