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.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

贝雷架悬挑平台模板支撑体系施工技术研究

以烟台某健康产业园超高叠层悬挑结构为背景,采用现场实测及有限元模拟相结合的方式,对采用贝雷架作为叠层悬挑结构支撑层时,悬挑支撑体系内力分配规律、悬挑平台对支撑架体的影响及悬挑平台优化进行研究。结果表明:倾斜主体屋盖浇筑完成时可与悬挑结构协同受力,建议优先浇筑主体结构;将混凝土弹性模量设置为变量来模拟混凝土的养护过程可行;通过调整悬挑平台支撑点位置及数量进行优化研究,优化后支撑体系最大轴力值较原设计降低26.5%,荷载分配更为均匀。

公铁两用钢桁梁温度场边界条件及分布研究

以沪苏通长江公铁大桥主航道桥为工程背景,基于该桥梁结构健康监测系统运营期极端高温和低温的现场实测数据,对既有温度场边界条件进行修正,并运用有限元软件ANSYS对钢桁梁结构温度场时空分布进行研究。结果表明:桥梁结构温度场受结构的形式、尺寸和材料特性,桥梁的轴线方向和经纬度,风速风向及大气温度等因素的共同影响;在进行其温度场边界条件计算时,太阳直接辐射计算应考虑钢桁梁结构遮蔽影响,对流换热计算应考虑钢桁梁结构中存在双面对流换热现象及风速折减,辐射换热计算应考虑结构表面倾角、流体温度和桥梁结构温度及二者温差的影响;因结构材料导热特性存在差异,钢桁梁温度场分布在时间和空间上分别具有时滞性和横(竖)向差异性,桥梁钢结构和沥青桥面分别约在14:00和15:00达到自身最高温度,且在15:00各结构之间温差较大,最高可达18.4℃;公路桥面、铁路桥面顶板和底板、中间横联与其连接的腹杆连接点是温度差异显著部位。

马鞍山公铁两用长江大桥大节段钢桁梁滩地长距转运、存放关键技术

马鞍山公铁两用长江大桥主航道桥为(112+392+2×1120+392+112)m三塔钢桁梁斜拉桥,钢桁梁采用全焊节段设计、制造,标准节段长28 m,节段最大重量约1800 t。边跨及辅助跨钢桁梁采用顶推架设,主跨钢桁梁节段采用架梁吊机原位起吊悬臂架设。为解决该桥岸上和滩地范围钢桁梁节段无法船运至起吊位置架设的难题,提出在Z4号墩附近设提升站,提升站与Z3号墩间设运梁栈桥(平行于施工栈桥),提升站提升钢桁梁节段至运梁栈桥上,再运输至起吊位置或存放于运梁栈桥上的方案。提升站采用立柱+纵梁+横梁的门式结构,通过横梁顶设置的4套提升系统和纵梁顶设置的2套纵移系统,实现了钢桁梁节段的同步提升、纵移和下放。运梁栈桥采用钢管桩+双层分配梁+焊接工字形主纵梁+钢轨的结构形式,对齐钢桁梁边桁双幅布置,标准跨度15 m,降低了防洪影响。钢桁梁节段转运时采用4台轮轨式运梁台车运输,通过液压油缸保持各支点反力恒定,保证了运输中钢桁梁和运梁栈桥受力安全。钢桁梁节段运输到存放位置后,运梁台车油缸卸落,通过钢桁梁节段支点处的垫梁支撑在运梁栈桥主纵梁两侧的存梁立柱上,台车驶离,实现了钢桁梁节段存放。

三亚国际免税城酒店项目复杂混合超限结构设计要点

三亚国际免税城酒店项目为复杂混合结构,主体结构仅5个核心筒落至基础,核心筒间由多个体块组成,各体块相互交错、上下断开,端部的筒体两侧存在较大的悬挑结构。结合建筑平面功能和立面布置,在各体块顶部或底部的设备层设置转换桁架和悬挑桁架,酒店客房柱为吊柱或托柱,支撑在转换桁架或悬挑桁架之上。通过多方案对比,采用钢筋混凝土筒体+转换桁架混合结构形式。主要介绍了结构超限情况及超限措施,典型悬挑桁架的整体受力分析和关键节点有限元分析。采用Paco-SAP软件对结构进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析。结果表明,结构布置合理,结构体系安全可靠。

西安火车站东配楼地铁上盖结构设计

西安火车站东配楼为新建项目,已运行地铁隧道及规划地铁通道从东侧下穿,场地北侧分布有一条f3地裂缝。为了保证地铁运营安全,使主体结构传力明确、可靠,地铁隧道上方采用转换的结构形式,转换桁架斜杆采用十字交叉布置,对控制变形最有利,结构效率最高。施工期间采取基坑分区开挖卸载和坑内加固的措施加强对地铁隧道的保护。基础采取主动避让地裂缝的方式,受影响的框架柱在地下室采用钢筋混凝土斜柱转换。项目施工期间,地铁运行平稳、可靠。

矩形冷却通道填充X型桁架阵列结构的布置方案研究

采用数值模拟方法开展了矩形冷却通道填充X型桁架阵列结构的布置方案研究,分析了2种桁架布置方式(连续X型和离散双X型)、4种双X型桁架间距(P/S=1.5、P/S=1.0、P/S=0.5和P/S=0)以及2种双X型桁架布置方向(方向1和方向2)等方案下矩形冷却通道的流动与传热性能。研究结果表明:与布置连续X型桁架的通道相比,布置离散双X型桁架的通道具有更好的传热性能和综合热力性能,其平均努塞尔数和综合热力系数分别提高了7.05%和1.06%。随着双X型桁架间距的减小,通道的平均努塞尔数、摩擦系数和综合热力系数都呈现出先略有减小后又逐渐增大的变化规律。当双X型桁架间距为P/S=0.5时通道的流动性能最好,当双X型桁架间距为P/S=0时通道的传热性能和综合热力性能都最佳。与方向2相比,桁架布置为方向1时通道具有更好的传热性能和综合热力性能。

钢管混凝土桁架弦杆界面传力特性分析

文章采用有限元建模方法分析钢管与混凝土的界面传力特性,以揭示钢管混凝土桁架弦杆工作机理;将钢管与混凝土界面状态分为绑定(即界面抗剪刚度无穷大)、光滑(即界面抗剪刚度无穷小)和黏性接触(即界面抗剪刚度有限),分析钢管混凝土桁架节间内受压上弦杆、受拉下弦杆钢管与混凝土的轴向应力、界面剪切应力及剪力传递长度。结果表明:不同界面状态下钢管轴向应力、界面剪切应力差异较大;黏性接触最接近钢管与混凝土界面真实工作状态,弹性工作状态下,剪力传递长度保持为常数,与轴力无关;剪力传递长度范围内钢管和混凝土轴向应力、界面剪切应力沿桁架节间长度方向呈指数函数分布,剪力传递长度范围外钢管、混凝土轴向应力保持不变。研究结果可为钢管混凝土桁架桥强度、刚度计算及节点构造设计提供依据。

某各层弱相关悬挂结构转换桁架设计及关键节点分析

某高层连体结构采用各层弱相关的悬挂结构体系,屋顶转换桁架悬挂8层以实现建筑挑空的造型,屋顶转换桁架最大悬挑跨度约15.5m。对多种屋顶主桁架方案进行计算分析,从构件内力、截面尺寸、对建筑的影响、竖向位移、施工难度及经济性等方面对各方案进行比选,最终确定了悬挑桁架的结构布置方案。采用多种计算模型对屋顶转换桁架进行包络设计,保证结构安全。通过拆除屋顶主桁架轴压力最大的斜腹杆进行抗连续倒塌分析,分析结果表明屋顶转换桁架具有足够的抗连续倒塌能力。通过对关键节点进行特殊设计实现各悬挂楼层弱相关的理念,并采用ANSYS软件对主要节点进行有限元分析验证了节点的安全性。通过采用合理的措施解决了钢管混凝土柱与剪力墙的连接构造问题。

某多核心筒外悬挑结构设计实践

某结构的主屋面高度为56.55m,裙房顶标高10.55m。裙房以上部分结构的落地构件仅四个核心筒,核心筒外的框架柱不直接落地。通过位于4层的从核心筒伸出的8道外悬挑转换桁架和4道外立面桁架组成的转换桁架系统,把核心筒外的框架柱转换至核心筒。本项目的结构形式新颖,设计复杂,属于“规范未列入的特殊类型超限高层建筑”。考虑到本项目的结构特点,梳理结构力流传导机制,提出与结构特点相匹配的抗震设计概念与性能目标,分析结构传力的关键节点。通过充分的概念设计和计算分析,证明了结构体系的合理性。