位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架减震效果及动力试验研究

为提高黏滞阻尼伸臂桁架在地震作用下的耗能效率,设计了一种带位移放大装置的黏滞阻尼伸臂桁架。对分别设置传统型和位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构进行有限元分析,对比了结构的地震响应及阻尼器的工作状态。通过动力荷载试验,考察两种黏滞阻尼伸臂桁架的滞回性能,对比阻尼器的位移及耗能,研究位移放大系数的变化规律,分析伸臂桁架刚度对黏滞阻尼伸臂桁架工作效率的影响。结果表明：相比传统型黏滞阻尼伸臂桁架,采用位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架可将阻尼器的耗能效率提高至原来的1.5~1.8倍,使结构获得更好的减震效果;位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架滞回曲线光滑、对称、饱满,具有良好的工作性能,且能有效放大阻尼器的工作位移并增大耗能;提出了黏滞阻尼伸臂桁架的位移放大系数的计算式,计算值与试验值吻合较好;为保证黏滞阻尼伸臂桁架的工作效率,建议伸臂桁架的刚度比取值不小于9。     

超高层建筑伸臂桁架“延迟连接”技术在沈阳恒隆广场主塔楼施工中的应用

在水平荷载起控制作用的超高层建筑中,设置伸臂桁架可以提高结构的整体工作性能,从而提高结构的抗侧刚度,控制结构的顶部位移,降低核心筒所承担的倾覆力矩。但是,伸臂桁架在施工阶段,由于内外筒施工不同步,结构布置不对等原因,会导致施工过程中内、外筒的变形存在一定差异,如果盲目施工,将会造成在伸臂桁架内部过早产生较大应力,导致结构成形后整体受力状况与原结构设计模型不符。通过研究,提出一种超高层伸臂桁架"延迟连接"的施工技术。该方法在沈阳恒隆广场主塔楼施工应用的情况表明,可有效解决外框与芯筒不均衡变形导致的伸臂桁架应力过大的问题,确保了伸臂桁架施工和使用阶段的结构性能。     

基于不同模型的超高层单侧倾斜建筑结构施工模拟分析

在超高层建筑结构施工模拟分析时,混凝土的收缩徐变对核心筒和外框柱的竖向变形差影响比较大,竖向变形差的大小直接影响伸臂桁架的安装时间;对于一侧为倾斜外框柱的超高层结构,水平变形直接影响幕墙和电梯的安装。以青岛深蓝中心超高层项目为例,运用MIDAS/Gen进行施工模拟分析时,利用三种不同模型对该超高层进行施工模拟分析研究,得出了三种模型的水平变形和变形差的变化规律以及伸臂桁架的应力变化;对含有钢管混凝土柱的超高层建筑,应考虑钢管混凝土柱内填充混凝土的收缩徐变特性对水平变形和变形差的影响,并选用双单元法进行计算。     

超高层伸臂桁架内外筒转换节点高压灌浆施工

随着建筑产业的不断发展,超高层建筑不断涌现,如何增加超高层结构的抗侧刚度、减小结构侧向位移已成为工程界关注的主要问题。近年来超高层结构体系广泛采用了中间核心筒与外围框架相结合的结构形式,通过设置伸臂桁架来协调核心筒与框架间的受力和变形。通过某项目介绍了伸臂桁架层转换箱形钢节点的施工方法及质量控制措施。     

强震作用下超高层建筑施工全过程安全极限分析

超高层建筑施工期长，在结构整体刚度未完备时的整个施工过程中，结构在各种施工荷载和环境风、地震作用下的安全是施工期值得关注的关键问题之一。为了研究上述问题，采用数值模拟的方法，在结构整体刚度未完备时的不同阶段，分析了强震作用对施工过程的影响。以银川绿地中心超高层项目南塔楼工程为例，该结构体由伸臂桁架连接钢框架-钢筋混凝土核心筒组成，采用了ANSYS中生死单元的功能来模拟不同施工阶段，通过强震作用下的计算分析，将所得最大应力与材料容许应力对比、最大层间位移与相关规范要求的位移限值对比，评估结构的安全性。研究结果表明：不同模型下最大应力、层间位移及层间位移角均小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的限值，结构在施工期内符合可靠性要求。通过对比，伸臂桁架在连接内外筒之后，对结构整体抗侧刚度有显著提高作用，最大Y向位移减少了12.1%,外框筒和核心筒最大Mises应力分别减少了33.3%和25.2%。     

带有结构加强层的超高层主体结构设计研究

在总结深圳新世纪广场、鹏运广场、中航广场等超高层结构设计的基础上,对超高层建筑结构加强层伸臂的合理计算模型进行分析探讨。对带有结构加强层的超高层建筑结构水平位移特征曲线,主体结构的内力规律特征进行分析,并利用材料力学基本概念对其产生机理进行论述。根据结构加强层范围内主体结构的力学特性,提出加强层范围内主体结构为“大核心区”的概念。对“大核心区”的结构设计和构造措施提出见解。     

长周期地震动作用下消能伸臂结构的反应分析

为了比较超高层结构和消能伸臂结构在普通地震动和长周期地震动作用下的反应差异性,使用天津某超高层结构,将其设计成固定结构和消能伸臂结构,选取3条普通地震记录和3条长周期地震记录,比较了两者的特性,然后将两类地震记录从两类结构的x向输入进行时程分析。通过对比响应结果可知,两类结构的地震反应在长周期地震动作用下时都要比普通地震动时大,原结构层间位移角在长周期地震动作用时超出规范值,但是消能伸臂结构有效将它控制在限值之下,消能伸臂结构对顶点加速度和楼层最大水平位移也有一定的减震效果。说明消能伸臂可以应用于实际工程。     

框架核心筒伸臂结构分析的哈密顿对偶体系

采用框架核心筒伸臂结构的简化计算模型,将核心筒看做底端固定上端自由的悬臂梁,伸臂对核心筒的约束作用看做抗扭弹簧,考虑核心筒和伸臂的弯曲、剪切变形及核心筒的宽度影响,导出了结构的Hamilton对偶求解体系,通过两端边值问题的精细积分法,求解核心筒的内力与变形。以施加倒三角水平荷载的框架核心筒伸臂结构为例,进行算例计算。     

超高层框筒-伸臂结构受力和变形性能探讨

基于对某超高层框筒-伸臂结构的可行性研究,提出5种结构方案,研究了设置环向桁架和伸臂对结构体系受力和变形性能的影响。计算结果表明:在低烈度地区的超高层建筑,一般风荷载是控制性工况,整体稳定性可能会成为结构体系成立与否的决定性因素。若伸臂和环向桁架同时设置,可形成筒体、伸臂和框架柱共同工作,减小了核心筒承担的倾覆力矩,伸臂成为整个结构的第二道抗侧力体系,各类构件受力性能更趋于经济合理。同时,伸臂的设置会引起邻近楼层墙柱内力突变,故应对该区域结构构件提出更加严格的抗震措施,保证其不成为薄弱部位。对比分析结果认为:对此类结构体系应多方案论证其可行性和经济性,伸臂和环向桁架设置的位置、数量和截面尺寸的确定应综合考虑各项因素。     

武汉绿地中心伸臂桁架层施工技术

武汉绿地中心作为典型的超高层钢-混凝土组合结构体系,钢结构桁架的设置无疑是不可缺少的,其中伸臂桁架作为核心筒与外框的连接至关重要。而超高层工程从组织管理、施工工艺等方面带来的各种影响也会改变伸臂桁架层的施工条件,提高施工难度。针对伸臂桁架层施工的种种问题,本文重点介绍深化设计、顶模改造及结构施工等关键技术,总结超高层伸臂桁架层施工经验。     

伸臂特性对框-筒结构中加强层力学性能的影响

本文根据伸臂结构的简化模型和伸臂与外框柱的变形协调条件,考虑伸臂的实际刚度,导出伸臂对核心墙的附加力矩,求得结构顶点侧移。对伸臂位置及刚度变化引起的侧移变化与内力突变进行了分析,结合工程分析结果对高层建筑加强层设计提出了一些参考意见。     

带加强层框—筒结构中水平伸臂最佳刚度研究

利用带水平伸臂的框架-筒体结构侧移公式,对带加强层的框架一筒体结构水平伸臂的最佳刚度进行了分析,明确给出了根据需要减少的结构侧移量,确定水平伸臂最佳刚度的方法,并给出了具体参数.本文的结论,可供工程设计特别是确定结构方案时参考使用.     

伸臂刚度对加强层设置位置的影响分析

根据伸臂结构的简化模型和伸臂与外框柱的变形协调条件,考虑伸臂的实际刚度,导出伸臂对核心墙的附加力矩,求得结构顶点侧移。对伸臂位置变化引起的侧移变化与内力突变进行了分析,结合工程分析结果对高层建筑加强层设计提出了一些参考意见。     

Influence of core stiffness on the behavior of tall timber buildings subjected to wind loads

This study analyzes the feasibility of the use of cross-laminated timber (CLT) as a load-bearing structural element in a 40-story building based on Chinese design requirements. The proposed design of the high-rise concrete–CLT building utilizes the core–outrigger system. Concrete is used for the central core and outriggers, and CLT is used for the rest of the structure of the building. Finite element models with different types of connections were developed using SAP2000 to analyze the lateral behavior of the building under wind action. The finite element models with rigid connections deduce the wind load distributions on individual structural elements, which determine the total number and the stiffness of fasteners of the CLT panels. Accordingly, spring links with equivalent stiffness that simulate the mechanical fasteners were employed in SAP2000. The results indicate that CLT increases the lateral flexibility of the building. A closed concrete core was substituted by two half cores to measure the requirement of the maximum lateral deflection. However, the acceleration at the building top still exceeded the limitation prescribed in Chinese Code JGJ 3–2010 owing to the lightweight of CLT and decreased stiffness of the hybrid building. To restrict this top acceleration within the limit, further approaches to increase the stiffness in the weak direction of the building are required. Methods such as the modification of the floor layout, increase in the thickness of walls, and addition of extra damping capacity should be considered and verified in the future.     

An inter‐story drift‐based parameter analysis of the optimal location of outriggers in tall buildings

Outriggers are usually added in structural systems of tall buildings to collaborate central shear walls with peripheral columns. With outriggers, the structural overturning moment can be balanced, and the inter‐story drift can be controlled under horizontal loads. Therefore, the optimal location of outriggers plays a very important role in controlling the behavior of the whole building. Existing research has focused on the optimal position of outriggers on the base of the structural roof deflection. In the engineering practice, however, inter‐story drift is the most important target to control the design of tall building structures. This paper investigates the theoretical method of inter‐story drift‐based optimal location of outriggers. A Matlab program is written to perform the parameter analysis of optimal location of outriggers. Take a 240‐m tall building for a target building, the optimal location of one to three sets of outriggers under wind and earthquakes is obtained and can be utilized for the structural preliminary design of tall buildings. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

珠海时代广场结构优化设计

通过结构优化设计改善了建筑物平面布置,降低工程造价;采用有限单元法,研究了加强刚性层对结构侧向刚度的影响,提出了相应的计算结果和实施方案。本文通过工程实例,阐明了优化目的、途径及效果,为结构师进行结构优化设计提供参考。     

集装箱模块化建筑的抗侧刚度和设计原则

一种由可回收型的集装箱改造而得来的模块化建筑在国内外节能环保建筑领域得到越来越多的应用,因此用于住宅及办公的集装箱模块化建筑应运而生。为了提升集装箱模块化建筑的广泛应用性,首先从集装箱模块化建筑抗侧刚度出发,对单个集装箱的竖向和水平传力特点进行了分析。在此基础上,对多层多跨并列式的集装箱模块化建筑的受力特点和设计原则进行了探讨。最后采用SAP2000软件,进行了集装箱建筑的算例分析。结果表明,集装箱模块化建筑上长梁及顶板均由挠度控制设计,下长梁及底板均由强度控制设计,柱由承载力控制设计。     

汽车起重机H型活动支腿的设计与结构分析

本文对H型活动支腿的最大反力、刚度和常见的结构型式作了较详细的分析,同时,提供了H型活动支腿的设计计算方法。     

超高层建筑结构加强层耗能减震技术及连接节点设计研究

在框架-核心筒结构体系中,加强层可显著提高结构抗侧刚度、减小结构侧移,但会带来结构刚度、内力突变等不利影响。以某超高层建筑为工程背景,研究了黏滞阻尼器在伸臂桁架体系中的应用及在多遇地震和罕遇地震作用下的减震效果,研究了设置黏滞阻尼器的环带桁架在超高层建筑中的较优位置和减震效率。结果表明：黏滞阻尼器在伸臂桁架结构中的设置可以减小核心筒剪力墙的塑性损伤,减小结构的动力响应;设置黏滞阻尼器的环带桁架宜布置在层间相对速度大的位置,随超高层结构高度增加,阻尼器的减震效率降低。通过对伸臂桁架与外框柱、核心筒连接节点的设计及构造的分析,提出了连接节点的设计建议。