巨型型钢混凝土框撑-核心筒结构性能分析

巨型型钢混凝土框撑-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、巨型支撑、混凝土核心筒和伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的新型超高层结构体系。对设置X形和倒V形巨型支撑以及设置巨型支撑的同时去除巨型梁下层次柱的结构体系进行了分析。结果表明:设置X形巨型支撑可以使结构的整体刚度明显增大,提高了框架作为第二道抗震防线的承载力;倒V形巨型支撑对结构刚度的贡献相对较小,但引起的局部构件内力突变也较小;设置巨型支撑的同时去除次柱会造成局部构件的内力突变,但可以使巨型框架的主、次结构受力更明确,提高主结构的效率,同时满足建筑大开间的要求。     

支撑巨型框架-核心筒结构体系抗震性能研究

以深圳平安金融中心为原型结构,提出支撑巨型框架-核心筒结构体系的概念,并以目前超高层常用的巨型框架-核心筒-伸臂桁架结构体系作为参照,开展了结构体系的抗震性能对比研究。研究结果表明,在两种结构体系抗侧刚度相近的工况下,支撑巨型框架-核心筒结构体系的用钢量显著降低。罕遇地震作用下,该结构体系的典型屈服路径为核心筒→巨柱→支撑→伸臂桁架。该结构体系显著增强了外框的抗侧刚度,提高了外框的剪力分担比例,使得内筒和外框的抗侧能力更加均衡,同时内筒和外框之间的竖向剪力连接需求降低,既减轻了核心筒损伤,又可降低伸臂桁架的刚度和杆件截面面积,并使伸臂桁架加强层与相邻上下层之间的层间刚度突变效应显著降低。因此,支撑巨型框架-核心筒结构体系是一种抗震性能优越的混合结构体系,适用于500m左右及以上高度的超高层结构。     

超高层巨型管柱桁架加工制作技术

巨型管柱桁架主要是伸臂桁架、腰桁架,在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架可减小结构侧移,通过提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力,增加框架承担的倾覆力矩,同时减小了内核心筒的倾覆力矩。对于框架核心筒结构,设置伸臂桁架后侧移减小显著;而对于筒中筒结构而言,侧移减小的效果不明显。在结构周围设置腰桁架可使各框架柱承受的轴力均匀变化,因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的。超高层建筑结构可以根据具体情况,同时设置伸臂桁架和腰桁架。     

325m高淮安雨润中央新天地超高层结构选型

超高层建筑结构常采用伸臂桁架或环带桁架来提高其自身刚度。结合具体工程项目,通过对框架-核心筒结构设置伸臂桁架或环带桁架加强层数量及位置的研究,分析伸臂桁架和环带桁架提高框架-核心筒结构刚度的效率。分析结果表明,伸臂桁架提高框架-核心筒结构刚度的效率高于环带桁架;当仅设置环带桁架加强层时,环带桁架位于0.7倍结构高度时最为有效,设置于结构高区时提高结构刚度的效率大于设置于结构低区时,随着环带桁架加强层数量增加其对结构刚度的贡献效率快速下降。根据分析结果,最终采用钢管混凝土钢框架-钢筋混凝土核心筒-环带桁架混合结构体系。     

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能分析

为了提高钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在地震作用下的协同工作性能及减小结构在竖向荷载作用下的变形差异,可采取以下措施：在钢框架上加设大型斜撑;在钢框架和核心筒之间增设伸臂桁架以及同时增设大型斜撑和伸臂桁架。利用有限元软件ETABS,对比分析了这几种结构形式的协同工作性能。分析结果表明：在钢框架上加设大型斜撑可明显提高结构的刚度,框架的剪力分配率更易满足规范要求,框架柱的材料利用效率更高;增设伸臂桁架对整体结构的刚度影响不大,但可有效减小铜框架和核心筒之间的竖向变形差;同时增设大型斜撑和伸臂桁架可显著提高钢框架一钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能。     

上海中心大厦巨型框架-核心筒结构竖向地震作用反应分析

上海中心大厦主体结构高度632 m,为带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构,其竖向地震作用反应大且较为复杂。巨型框架与核心筒沿高度的质量和竖向刚度分布特性差异较大,两者的相对振动将导致伸臂桁架产生较大的内力;环带桁架具有转换承重和巨柱弹性支承的特性,相对支承巨柱存在更大的竖向振动放大效应。在分析结构重力荷载的竖向分布特性以及结构自振特性的基础上,通过反应谱和时程分析,对上海中心大厦结构在竖向地震作用下巨柱和核心筒的轴重比、伸臂桁架和环带桁架的内力反应以及巨柱、核心筒和环带桁架的竖向加速度反应及分布特点进行分析。结果表明:上海中心大厦结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增加;处于高区的巨柱和核心筒的轴重比约为低区的2.2倍和2.3倍,高区伸臂桁架和环带桁架在竖向地震作用下的轴力占重力荷载作用下轴力的比例约为低区的2.2倍和4.3倍;高区环带桁架跨中竖向加速度反应较相应标高巨柱增大20%。     

上海中心大厦巨型框架-核心筒结构竖向地震作用反应分析

上海中心大厦主体结构高度632 m,为带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构,其竖向地震作用反应大且较为复杂。巨型框架与核心筒沿高度的质量和竖向刚度分布特性差异较大,两者的相对振动将导致伸臂桁架产生较大的内力;环带桁架具有转换承重和巨柱弹性支承的特性,相对支承巨柱存在更大的竖向振动放大效应。在分析结构重力荷载的竖向分布特性以及结构自振特性的基础上,通过反应谱和时程分析,对上海中心大厦结构在竖向地震作用下巨柱和核心筒的轴重比、伸臂桁架和环带桁架的内力反应以及巨柱、核心筒和环带桁架的竖向加速度反应及分布特点进行分析。结果表明：上海中心大厦结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增加;处于高区的巨柱和核心筒的轴重比约为低区的2.2倍和2.3倍,高区伸臂桁架和环带桁架在竖向地震作用下的轴力占重力荷载作用下轴力的比例约为低区的2.2倍和4.3倍;高区环带桁架跨中竖向加速度反应较相应标高巨柱增大20%。     

带巨型柱钢框架-核心筒骨架结构参数分析

通过对带巨型柱钢框架—核心筒骨架结构体系的三维有限元分析,探讨了骨架结构中巨型柱位置、巨型柱与核心筒之间伸臂桁架的连接刚度对结构的顶点位移、最大层间位移角、剪力、地震倾覆力矩分配的影响,并与钢框架—核心筒结构作了对比,得出一些结论和建议。     

八柱巨型结构在广州东塔超限设计中的工程应用

广州东塔采用了带伸臂桁架的巨型框架-核心筒体系,其中巨型框架由8根巨柱和6道环桁架组成。从项目背景、结构体系及关键构件设计等方面介绍了基于性能化抗震(风)设计的原则;从结构概念出发,深入研究结构在地震(风)作用下的响应,并针对巨型柱、C80高强混凝土和内嵌双层钢板混凝土组合剪力墙等关键设计提出建议。     

深业上城高塔结构动力弹塑性分析

深业上城高塔为一大型酒店和办公的超高层建筑,地上80层,结构高度388m。塔楼采用了巨型框架+核心筒结构体系,其中巨型外框架由巨柱、带状桁架组成、双层环梁及型钢混凝土连接梁组成。采用型钢混凝土连接梁联系外框架和核心筒而不设伸臂是本塔楼结构的一个创新点。通过7组罕遇地震波作用下的动力弹塑性分析,表明结构抗侧刚度沿竖向均匀,楼层剪力传递简单合理;最大弹塑性位移角大于1 100规范限值要求;连梁和型钢混凝土连接的梁大部分出现了混凝土的受压塑性损伤,很好地起到了耗能作用;剪力墙混凝土的受压损伤因子较小,巨柱及带状桁架保持弹性,结构可满足"大震不倒"的性能目标。     

高层建筑中悬臂钢桁架的分析与设计

主要分析了某综合开发区主塔楼悬臂钢桁架的传力机理及其对结构抗侧移刚度的影响;探讨了钢与混凝土共同作用的悬臂钢桁架核心筒加强区的分析和设计方法。分析表明,钢悬臂的刚度与传入边柱的轴力存在渐进曲线关系;同时,悬臂钢桁架在考虑了核心筒加强区钢构件与混凝土共同作用后,由于合理利用了混凝土的刚度和混凝土对钢构件的握裹作用,可节省埋入核心筒加强区的钢用量,其分析与设计方法是值得借鉴的。     

基于B3模型的竖向构件差异变形分析

为研究巨型框架伸臂核心筒结构中由收缩和徐变引起的巨柱和核心筒的竖向差异变形,基于B3收缩徐变模型,采用应变增量法进行MATLAB编程,模拟荷载逐层施加的实际施工过程。对某一巨型框架伸臂核心筒结构进行了研究,考虑施工过程、混凝土收缩和徐变影响,对高层混凝土结构构件在竖向荷载作用下的竖向变形进行了计算;计算构件在楼板施工前后巨柱和核心筒的弹性、非弹性缩短以及竖向差异变形;进行了差异缩短变形分析,采用逐层修正法进行补偿。结果表明：考虑重力荷载、混凝土收缩和徐变时,巨柱和钢筋混凝土筒由收缩和徐变产生的非弹性变形占总变形的509／6以上,且该比例随时问呈增大趋势;巨柱和核心筒的收缩变形远小于徐变变形,收缩和徐变变形最终趋于一定值;楼板施工结束时竖向变形近似相等的构件,在楼板施工后一定时期的竖向差异变形很大;若顸层楼板施工结束时荷载全部施加完毕,则楼板施工后的最大竖向变形值出现在中间某一层;对于有具体要求的特殊结构,采用逐层修正法可降低差异变形在伸臂桁架中引起的附加内力。     

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。     

超高层钢结构中桁架层下连次柱施工技术

介绍一种超高层巨型框架结构桁架层下连次柱的施工技术。通过在次柱施工过程中,采用专门设计的临时支撑系统,合理安排施工顺序,控制加载程序和实施结构变形监测等一系列手段,保证上部桁架结构在加载完成之前可自由变形,整个巨型结构体系能够按照设想的分工协作方式进行传力,从而实现巨型框架结构体系中结构的水平荷载与竖向荷载主要由巨柱和桁架组成的巨型结构承担,次柱只承受本层竖向荷载或者上部传递的少数竖向荷载的目的。     

多层预应力巨型支撑-钢框架结构拉索初拉力预估研究

基于纯钢框架结构及钢框架-支撑结构的受力特点,提出新的结构形式——预应力巨型支撑-钢框架结构体系.从理论上分析预应力巨型支撑工作机理,基于此,提出拉索初始预拉力准则,通过数值模型研究巨型支撑变形的预估方法,进而建立初始预拉力的确定理论.认为预应力巨型支撑初始预拉力以“在外部作用下,受压预应力巨型支撑剩余拉力接近零”为准...     

巨型框架-核心筒结构地震剪力分布特征分析

目前,我国在巨型框架-核心筒结构体系的工程设计中主要参照现行规范对于普通框架-核心筒结构的相关规定执行。然而,巨型框架-核心筒结构与普通框架-核心筒结构的受力特点及规律有所不同,针对巨型框架-核心筒结构与普通框架-核心筒结构的框架剪力分布特征的对比研究有待完善,而且我国现行规范也缺乏对巨型框架-核心筒结构中框架剪力的调整规定。因此,通过典型普通框架-剪力墙与巨型框架-剪力墙平面模型算例的静力分析及典型巨型框架-核心筒结构算例的弹塑性动力时程分析,考察了地震作用下楼层剪力在结构各竖向构件之间的分布规律。结果表明：地震作用下巨型框架-核心筒结构中的框架楼层剪力分布规律与普通框架-核心筒结构有明显区别;巨型框架柱与次框架柱的楼层剪力分布规律存在明显差异;规范中规定的框架剪力调整方法不能直接应用于巨型框架-核心筒结构。结合分析得到的剪力分布规律及已有的工程经验,针对巨型框架-核心筒结构中框架剪力调整方案进行讨论并给出相关建议。