Experimental Study on Seismic Performance of Tall Building with Steel Transfer Trusses Located at a Higher Level

Based on a shaking table experiment of 1 :25 scale frame-shearwall structure model with steel transfer trusses,the dynamic characteristics,seismic responses in elastic and elastic-plastic phases with de- structive forms of the structure were studied.It was observed that cracks were developed with earthquake wave acceleration increasing,but no severe crack was developed in the structure during the experiment.In the seismic responses caused by artificial wave,site wave and E1 Centro wave,that caused by the artificial wave is the most intense one.Displacement angle between steel transfer trusses is large,which means the transfer stories might be weak.However,the seismic performance of the steel transfer trusses is good and the overall structure can satisfy seismic fortification requirements in the region of intensity 6.

钢桁架转换层上部结构施工监测分析

钢桁架转换层作为一种重要的结构形式,在高层建筑中起着承载和转换作用。因其自重较小、施工速度快且能提供较大室内空间,被广泛应用于新型高层住宅、写字楼等建筑。钢桁架转换层与两侧核心筒竖向刚度差异较大,在上部荷载及两者之间竖向变形差作用下,转换层两侧连接处及关键杆件承受较大压力并发生变形,这对施工安全及整体结构稳定性提出了严峻挑战。依托秦皇岛金梦海湾二期住宅工程,对钢桁架转换层关键部位及杆件布置应变、变形测点,在施工过程中实时监测;采用有限元软件MIDAS Gen对整体结构进行三维建模,考虑混凝土收缩徐变等参数,对钢桁架转换层上部结构进行施工过程仿真分析,并将模拟结果与实际监测数据进行对比。结果表明:在上部楼层施工过程中,最大应力位于第1榀桁架跨中腹杆,钢桁架转换层整体应力低于构件屈服应力,具有足够的安全储备以承受后续施工荷载;最大竖向变形位于第2榀桁架跨中位置,处于合理范围内;钢桁架转换层测点应力、变形模拟值与监测值吻合较好,验证了仿真方法的准确性。

大跨度公铁合建斜拉桥钢混板-桁组合梁关键节点空间受力特性

针对大跨度公铁合建斜拉桥—主跨808 m洪奇沥特大桥新型钢混板-桁组合梁的关键节点—辅助墩顶钢混节点,采用ANSYS软件建立钢桁-混凝土板组合梁部分节段细化的全桥多尺度有限元模型,分析边跨组合梁节点在受力最不利工况下的受力规律及传力特性,并讨论下弦杆等杆件截面等结构参数变化对节点受力、传力的影响规律。结果表明:最不利组合工况下,边跨组合梁辅助墩顶钢混节点处钢结构最不利Mises应力为265.9 MPa,混凝土局部最大名义拉应力为9.2 MPa,导致局部开裂而受力转移至钢结构;在辅助墩顶局部负弯矩影响下,内外节点板处应力总体呈“倒V”形分布,混凝土顶面及底面分别呈“鞍形”及“倒鞍”形分布;节点处下弦杆(含管内混凝土)、竖杆分别传递77.86%和40.15%荷载,为纵向、竖向主要传力构件;混凝土桥面厚度变化对自身应力影响明显,其厚度和下弦杆截面面积对纵向传力比影响大,竖杆截面面积对自身竖向传力影响相对明显;混凝土厚度及下弦杆、斜腹杆、竖杆截面为节点受力、传力的主要影响因素,其系数在0.8~1.1时,组合梁关键节点各构件应力及传力比均较为合理。

某超高层裙房带混凝土转换桁架结构的不同力学模型分析

以合肥某超高层带裙房结构的东北角角柱不能落地情况为例,采用多种数值模拟方法对带斜撑的混凝土转换桁架结构抗震性能展开研究。在多遇地震下,分别采用SATWE程序对整体结构弹性分析和ABAQUS有限元软件对转换桁架区域隔离体弹性分析;在罕遇地震下,采用MidasBuilding软件分别对整体结构进行了静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析。结果表明:转换桁架对主体结构的侧移刚度影响有限,混凝土转换桁架在没有内置型钢的情况下可满足工程使用安全。

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。

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。

佛山国际体育文化演艺馆结构设计

佛山国际体育文化演艺馆为NBA级别的大型综合性甲级体育文化场馆。体育馆主体采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,大跨度屋盖采用带转换桁架的钢桁架结构。对地基基础、主体结构、预制混凝土看台、大跨度转换梁以及钢结构屋盖和转换桁架、结构超长等设计重点和难点进行了全面的论述。利用YJK、ETABS和SAP2000对整体结构以及钢结构屋盖进行了计算分析和包络设计,分析结果表明:整体结构和构件在各种工况下的指标均能满足规范要求,结构选型合理,受力体系明确,且有一定的安全冗余度。

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。

高烈度区大底盘框支-剪力墙隔震结构地震响应分析

对经济性要求较高的高烈度区高层住宅剪力墙结构,采用隔震措施可以有效地降低上部结构的水平地震作用,从而减小结构的设计截面尺寸和配筋;而且隔震结构有非常优良的减震耗能效果,能提升结构的安全冗余度。本文以8度区大底盘框支-剪力墙高层结构为研究对象,根据新《隔震设计标准》进行隔震设计研究,选取5条天然波和2条人工波进行了时程分析计算,得到隔震结构的减震设计效果。采取隔震措施,可以有效的降低上部结构的地震作用。对转换桁架进行了设防地震下的响应分析,得到转换桁架可满足抗震设计要求。

复杂多层建筑叠箱-底框结构体系模块化设计

某中学新建综合楼采用了箱式钢结构模块化建筑和叠箱-底部框架结构体系,其中涉及大跨度转换桁架和多种不规则项。为确保结构的安全性和稳定性,文章遵循抗震性能化设计原则,为结构体系和构件设定了合理的性能目标。通过小震弹性分析和大震弹塑性分析,验证了综合楼结构的抗震性能。此外,还对中震下的关键构件—转换桁架进行了弹性分析。综合分析结果表明,综合楼采用的叠箱-底部框架结构体系能达到既定的抗震性能目标。

某粮库钢结构转接塔及栈桥设计

本文结合某粮食仓储项目栈桥及转接系统设计,从材料选型、荷载考虑分析与选取、结构形式及其受力特点等方面,较完整地阐述了某粮库转接塔架及栈桥的设计过程及注意事项,总结设计经验,为同类项目设计提供参考。

两塔动力特性差异较大的连体结构设计研究

厦门某产业园一期项目2号楼C塔主体为框架-剪力墙连体结构,存在扭转不规则、偏心布置、凹凸不规则、尺寸突变、连体等多项不规则,两塔平面主轴方向动力特征差异较大,通过7层至屋面层钢结构桁架的强连接方式形成整体。连体结构的跨度30 m,基于抗震性能设计,通过计算、分析,设置合理的抗震性能目标,结合罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,对薄弱部位及关键部位构件采取相应的加强措施;通过对转换桁架的受力分析、施工顺序模拟和舒适度验算,达到安全和使用舒适的目标。

厦门裕景中心1号酒店塔楼超限结构设计研究

厦门裕景中心项目主体为框架—剪力墙结构,平面呈S形,上部结构的5~7层中间部分设置转换桁架用于支撑上方11层钢结构,存在细腰、扭转不规则、偏心布置、托柱转换、底盘高度超限等多项不规则情况。该项目为续建工程,上部荷载较原来有所增加,需重新复核基础承载力,并基于抗震性能设计,设置合理的抗震性能目标,通过罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,找出薄弱部位,从而提出可行加强措施。最后,分析交叉桁架节点应力及小震中震下转换桁架的传力途径,确保达到中震性能目标。

钢筋混凝土类桁架式转换结构的设计与研究

提出了一种新型钢筋混凝土类桁架式转换结构。以番禺天河城为例,阐述了类桁架式转换与传统梁式转换、钢桁架转换的优缺点,并对比分析了这三种转换方案的整体指标和材料用量。除验算其中震安全性、揭示其受力机理外,还对类桁架转换层构件在大震、超大震下的弹塑性损伤做了评估,揭示其屈服机制。通过类桁架转换节点的三维有限元分析,验证其连接可靠性,并提出相应的节点施工措施。研究结果表明:钢筋混凝土类桁架式转换结构具有良好的受力性能,能拓展建筑使用空间,节省工程造价,方便施工,可实现高层框支结构的合理转换。

西安某小学1#教学楼结构设计分析

西安某小学地上5层,房屋高度20.5m。出入口位置因消防通道原因,存在两层架空,角部位置因建筑造型原因存在大悬挑,采用型钢构件组成的桁架结构进行架空转换和出挑。本文主要介绍该建筑的大跨度架空转换层和大跨度悬挑的结构设计过程,从结构规则性、架空转换层、悬挑桁架三个方面进行阐述与分析。结果表明,该结构安全合理,抗震性能良好。

大跨度反向芬克式桁架人行桥总体设计

某跨京杭大运河人行桥采用反向芬克式桁架桥,桥梁全长198 m,跨径布置为(15.9+150+15.9)m。桥体造型以运河帆影为设计灵感,梁、塔、索造型以运河上的漕运船为蓝本。主梁采用封闭式单箱三室钢箱梁,桥塔塔柱及撑杆均采用钢制梭形结构,布置在主梁中央,并与主梁固结。拉索采用双叉耳热挤压高密度聚乙烯高应力幅钢绞线拉索与冷铸镦头的组合体系,塔顶处为固定端,梁端为张拉端。反向芬克式桁架桥的整体刚度由拉索的张拉力提供,合理初索力的确定是反向芬克式桁架桥设计的关键。边跨成桥索力大,且锚固位置受选址红线限制,为保证传力路径可靠,在边索与主梁交接处设整体式传力板。经人致振动分析,采取在距主跨跨中两侧28 m处各安装1对TMD的减振措施,以满足人行舒适度要求。

G3铜陵长江公铁大桥1600 t架梁吊机转场施工关键技术

G3铜陵长江公铁大桥主桥为(127.5+131+988+131+127.5)m斜拉-悬索协作体系桥,主梁为两主桁钢桁梁结构,采用三角形桁式,桁高13.5 m、桁宽35.0 m。根据主桥总体施工计划,主桥南、北岸钢梁采用1台1600 t架梁吊机(重约840 t)架设,在南岸钢梁Z32Z33架设完成后,需通过2艘1000 t浮吊将架梁吊机转场至北岸,北岸钢梁再利用1600 t架梁吊机进行架设。为保证1600 t架梁吊机顺利转场,在架梁吊机上增设牛腿并拆除架梁吊机部分构件,使其满足浮吊吊重要求,并通过建模计算得到架梁吊机重心位置,通过4根不同长度软吊带使浮吊吊钩与架梁吊机重心线重合。通过研究浮吊和运输船进场顺序、船舶站位及抛锚方案,解决了船舶抛锚空间交叉状态下的定位难题。结合BIM信息化监测平台对架梁吊机吊装过程中的倾角、转动等姿态进行动态监测,确保2艘浮吊之间纵、横向相对距离偏差均不超过100 cm,浮吊纵向绞锚水平移动距离偏差不超过100 cm,2艘浮吊在竖向下放、提升时竖向高差不超过50 cm,使架梁吊机安全转场至北岸。

广州某剧院结构转换层设计

广州某剧院高度为82.1 m,存在7项不规则项,裙房为1200座大剧场,塔楼主要为办公室,转换层位于六层楼面。运用结构概念设计思维,采用下部钢筋混凝土空腹桁架+上部带二次托柱转换的框架-剪力墙结构体系,叠层空腹桁架作为二次转换的安全储备,提高了结构的安全冗余度;进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性分析及转换层楼板应力分析,通过提高底部加强区剪力墙配筋率、在转换构件中增设型钢、加强转换层楼板厚度及配筋等措施,可达到设计预期目标。

上海国际赛车场巨型桁架结构设计与研究

上海国际赛车场空中新闻中心、空中餐厅采用了大跨度巨型桁架结构体系,弦杆为焊接矩形钢管,腹杆为圆管、矩形管,采用了内加劲外相贯焊接的节点型式.巨型桁架通过四个支点与下部混凝土结构相连.该结构具有荷载大、跨度大等特点,为确保传力的可靠和节点承载能力,进行了节点、转换桁架的有限元分析和试验研究.经过对比分析,两者结果一致,两种研究方法为工程设计提供了重要基础,也为加劲节点的应用提供了可靠依据.

横琴发展大厦结构抗连续倒塌设计

为防止因局部构件破坏而引起整体结构的连续倒塌,针对横琴发展大厦巨型转换桁架-钢支撑筒框架结构的高危结构单元进行拉索松弛、崩断,桁架层杆件失效,角柱失效以及角柱受汽车冲击等情况下的结构连续倒塌分析,采用MIDAS/Gen软件对剩余结构进行线弹性静力分析,构件破坏根据GSA 2003简化的评估准则以及钢构件应力控制法判断。分析结果表明,该结构有较高的抗连续倒塌的能力,对于含结构拉索、桁架层且层刚度突变的该类结构,建议桁架层中部杆件适当增大刚度及承载能力,筒内支撑强度和刚度也需加强,柱子做适当汽车防撞处理。