某大高宽比超高层结构分析与设计

某框架-核心筒结构高249.95m,y向高宽比达到8.2.重点分析了结构的刚重比、层间位移角、剪力墙名义拉应力等参数指标,并通过在避难层设置一道加强层,有效提高了结构侧向刚度,使得刚重比等控制参数满足规范要求.通过对一榀贯通剪力墙伸臂桁架的有限元分析表明,匹配的伸臂桁架刚度可使得伸臂桁架及相连的剪力墙及相关节点满足性能目标.针对结构存在斜柱的特点,分析了斜柱起始层拉力情况,并通过采取与斜柱相连的框架梁设置型钢梁及斜柱与核心筒之间设置暗梁等措施,有效降低了斜柱对结构产生的影响;对上述关键部位采取相应的加强措施后,对主体结构进行了大震动力弹塑性分析,结果表明各构件能够满足预定的性能目标.     

绍兴皇冠假日酒店型钢混凝土框架-核心筒结构设计

绍兴皇冠假日酒店位于绍兴迪荡新城景观规划的核心位置,是绍兴市的地标建筑,总高280m。结构形式为型钢混凝土框架-核心筒结构体系,框架柱采用型钢混凝土柱,楼面采用钢梁-组合楼板体系,外围钢梁与柱刚接,楼层钢梁与核心筒及外围柱均铰接,以释放因核心筒与框架柱竖向变形差异引起的附加梁端内力。经方案对比,在16层和37层设置四道伸臂桁架以及周边带状桁架。伸臂桁架在施工阶段分为初固和终固两个阶段,初固阶段保证桁架弦杆自由转动、腹杆能轴向伸缩,在终固阶段达到设计要求。     

深圳京基100大厦

正(推荐单位:广东省土木建筑学会)工程概况工程位于罗湖区蔡屋围金融中心区,楼高441.8m,地下4层,地上100层,建筑面积232993m~2。核心筒及其楼板为钢筋混凝土结构,外部为钢梁与混凝土板组合楼板。外框钢结构设计为周边16根箱型巨柱,3道伸臂桁架、5道腰桁架和东西外立面巨型斜撑,由伸臂桁架和楼层钢梁将核心筒和外     

安信金融大厦结构设计若干问题研究

安信金融大厦为超B级高度的复杂高层建筑,采用现浇钢筋混凝土框架(带柱转换)-两端边筒结构体系,两端的筒体平面尺度和竖向布置不对称,抗侧刚度明显不均匀;主要柱网均设置了19.6m跨度的托柱转换桁架;较多楼层设置了大面积的楼板开洞,属于特别不规则建筑。基于性能的抗震设计方法,结合项目具体的超限情况,深入研究结构在竖向荷载、地震、风荷载作用下的受力性能,对结构可能的薄弱环节或部位进行重点分析,采取了设置伸臂桁架、跨层支撑、型钢混凝土构件、提高转换层楼板和剪力墙的配筋率等加强措施,保证了结构安全。     

深圳大百汇主塔楼结构设计与分析

深圳大百汇主塔楼高度为375m,超高层主塔楼是集办公、酒店、公寓和商业为一体的综合体,结构体系采用带伸臂桁架与腰桁架的钢管混凝土柱-钢梁框架-核心筒混合结构体系。塔楼建筑立面呈纺锤形,外框柱沿曲线布置而形成一系列的斜柱。介绍了主塔楼结构方案的确定方法及结构设计重点,描述了曲线布置的斜柱体系对抗侧刚度的提高效应、伸臂桁架的选取及优化、斜柱引起钢梁水平轴力的计算方法,基于性能抗震思想对结构及构件进行大震性能评估。结果表明塔楼整体刚度与构件满足抗风与抗震的性能要求。     

兰州红楼时代广场超限高层结构设计

兰州红楼时代广场地下3层,地上56层,结构高度245.60m,采用"矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢筋混凝土楼板-钢骨混凝土核心筒"结构体系。通过对比分析,裙房和塔楼之间不设缝,设置2道加强层,伸臂桁架和腰桁架均采用普通钢支撑。采用SATWE,ETABS和MIDAS/Gen等软件进行了小震弹性计算,并比较了安评报告与规范不同的动参数取值所对应的不同结果。结果表明,结构的周期比、层间位移角、楼板舒适度等均满足规范要求。进行弹性动力时程分析时选用七条地震波。核心筒与外框架之间沉降差异会在平面梁中产生较大的附加应力。对屋顶斜柱的三种典型节点进行了的有限元分析结果表明,节点应力较小,没有出现应力集中现象。     

梁式与斜柱式转换结构的对比分析

采用SAP2000有限元软件,对梁式转换结构、斜柱式转换结构、梁式与斜柱混合的转换结构进行建模分析,从结构基本动力特性、层间位移、层间位移角、楼层侧向刚度、侧向刚度比、转换层楼板的应力进行对比,得到以下结论:带斜柱的转换结构楼层位移较小、层间位移角突变较小、楼层侧向刚度较大、侧向刚度的比值更符合规范要求、转换层楼板局部有应力集中,需要加强局部构造措施。     

重庆解放碑威斯汀酒店伸臂桁架对比分析

重庆解放碑威斯汀酒店采用外框架(钢框架梁+型钢混凝土柱)+钢筋混凝土核心筒+伸臂桁架体系,在33层和49层的避难层设置了伸臂桁架,伸臂桁架的设置可以使外框架柱有效发挥作用,以增强整个结构的抗侧力刚度。结构整体分析表明,设置两道加强层,可有效地提高整个结构的抗侧力刚度,减小结构的水平位移,使其满足规范要求;同时,加强层的刚度不宜太大,太大了将造成严重的刚度突变;所以应对加强层的设置方式和层数进行对比分析,减少结构刚度突变。分析表明,在对加强层及相邻楼层采取专门措施后,整个结构在地震下仍可保持延性屈服机制。     

宁波东部新城某主塔楼超限结构设计

宁波东部新城C3-4#地块主塔楼的建筑高度为448.2m,结构高度约420.3m,采用带伸臂桁架的框架-核心筒结构体系。主塔楼为鼓形建筑,为满足建筑造型和建筑功能的要求,全部楼层的外框柱均采用斜柱,52~54层的核心筒通过设置4片斜墙实现收进,所有3道伸臂桁架以外包混凝土内墙的形式穿过核心筒,部份外框柱进行高位转换,转角位置设置了折形环桁架和外框梁。简述了主塔楼结构体系、主要性能指标、关键部位和基础的设计情况。基于主塔楼的独特布置和结构构件受力特点,设定合理的抗震性能目标,进行全面而详实的计算和分析,采取了针对性的加强措施,保证结构安全、可靠和耐久性。     

某带大悬挑的办公塔楼结构设计

某办公塔楼采用钢筋混凝土核心筒-大悬挑结构体系,塔楼3层的外围框架柱缺失,导致4～13层核心筒外侧均为悬挑结构,最大悬挑尺寸为19.2m。采用钢筋混凝土核心筒作为竖向抗侧力体系,在4层和9层设置悬臂桁架与环带桁架组成的悬挑转换体系,将上部楼层荷载传递给核心筒。对结构进行了抗震性能化设计,对核心筒关键部位采取了设置钢板、型钢柱、型钢梁等加强措施,大震动力弹塑性时程分析结果表明核心筒具有优良的抗震性能。对悬挑转换体系进行了专项分析,具体包括:核心筒环通钢梁的设计;楼板刚度对悬臂桁架、环带桁架受力和变形的影响规律;对悬挑转换部位楼板进行应力分析,并采取后浇带和铺设钢板的措施;大悬挑关键节点分析等。结果表明,悬挑转换体系具有较高的安全储备。并针对悬挑转换结构的特点,给出了可行的施工方案。     

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。     

上海中心大厦伸臂桁架与巨柱和核心筒连接的静力性能试验研究

超高层框架-核心筒结构体系中,伸臂桁架连接着外围巨柱框架与内部核心筒,需传递巨大内力,其连接构造、传力机制等非常复杂。以上海中心大厦工程为背景,选取钢骨混凝土巨柱-伸臂桁架-环带桁架连接区域和伸臂桁架-核心筒连接区域进行了单调静力加载试验,并进行了有限元分析和简化模型计算分析。结果表明：伸臂桁架能够有效连接相邻构件并可靠传力,其破坏模式表现为伸臂桁架斜腹杆的受压屈曲以及上、下弦杆的弯曲变形,具有较好的延性;伸臂桁架与巨柱和核心筒连接的节点板虽然部分区域进入塑性,但塑性变形不明显,表明连接区域的承载力远高于杆件的承载力;有限元分析及简化模型分析结果与试验结果吻合良好;简化模型反映了伸臂桁架的非线性受力机理,可对其失效荷载进行准确预测,并可根据结构性能设计要求进行伸臂桁架分析和构件截面选择。     

横琴新区十字门国际金融中心大厦伸臂桁架节点受力性能分析

珠海横琴新区十字门国际金融中心大厦超高层塔楼建筑总高336.55m,主要屋面高度300m,采用带加强层的框架—核心筒混合结构体系。本工程结合避难层(31层、44层)共设置两道加强层,加强层采用周边带状桁架和伸臂桁架的形式。为进一步研究加强层伸臂桁架与剪力墙连接部位的受力性能,选取两种典型伸臂桁架节点进行细部分析。在与文献中模型节点试验结果对比验证的基础上,对本工程伸臂桁架两种典型节点进行了非线性有限元分析,重点研究了节点区域构件传力与应力分布特性。分析结果表明,在最不利荷载组合作用下,节点区域型钢处于弹性受力状态,节点核心区混凝土工作性能良好,伸臂桁架节点安全可靠。此外,对节点有限元分析中模型隔离方法与简化、边界条件施加和分析结果判定等需注意问题进行了探讨和总结,为类似工程分析提供参考。     

孝感市文化中心复杂超限结构设计

孝感市文化中心平面为椭圆形，且平面尺寸从下至上逐层扩大，是倒悬外挑结构。为解决结构外围设置钢筋混凝土斜柱、各层楼板开大洞、A、B座顶部结构相连等结构设计难题，提出以下加强措施：在与斜柱相交的内侧框架梁内设置预应力钢绞线从而简化力学模型确定楼板配筋；加强混凝土斜柱节点构造；A、B座相连的门厅通高区域柱顶设置混凝土拉梁形成水平桁架；A、B座屋盖采用曲面四角锥网架结构；A、B座之间钢雨棚采用双向交叉布置的管形翼缘钢梁。结果表明，普通钢筋混凝土斜柱方案采取上述措施后用于倒悬外挑结构可达到经济高效、安全可靠的目的；管形翼缘钢梁应用于曲面结构可实现经济美观、受力合理、与建筑造型高度统一的结构，取得良好的综合效益。     

武汉江城之门大跨刚性连体超高层混合结构收缩徐变分析

武汉江城之门为双塔高位连体的门形超高层建筑，建筑高度241.9m,采用钢管混凝土柱框架+核心筒+加强层+连体巨型跨层桁架结构体系，核心筒角部及相交处内嵌钢骨，部分楼层内嵌钢板。采用SAP2000软件分别建立基于CEB-FIP 90、CEB-FIP 2010、GL2000理论的分析模型和无连体单塔模型，进行了考虑收缩徐变的非线性阶段施工模拟分析，对比了典型竖向构件变形和内力重分布结果。分析结果表明，伸臂桁架可有效平衡外框柱和核心筒的竖向变形差异；高位刚性连体的布置加大了外框柱和核心筒的竖向变形差异，其差异主要为弹性变形，收缩徐变引起的附加变形差异较小；混凝土收缩徐变带来的竖向构件轴力重分布表现为核心筒剪力墙卸载，外框柱和剪力墙内嵌钢骨加载，轴力变化最大值位于连体相邻下部楼层；对伸臂桁架和腰桁架内力影响主要体现为弦杆轴力的增大。     

某复杂超限高层建筑悬挂结构设计北大核心CSCD

某22层超限高层西北角设置通高中庭,4层以上除20层外中庭部分均无楼板,同时为追求立面通透效果,角部不设外框柱,中庭两侧外框柱采用带折角的斜柱,中庭楼面和幕墙均采用悬挂结构,其中楼面采用上端位于屋顶悬挑桁架和斜柱的高强钢拉索进行悬挂,幕墙采用悬挂于屋顶桁架以及楼面钢梁上的竖向龙骨承担自重。设计时需考虑悬挂结构的竖向和水平传力路径、施工顺序对拉索受力的影响、悬挂节点设计兼具安全与美观、提高悬挂结构安全冗余度等关键点,针对上述关键点进行了结构性能设计、拉索抗侧力非线性分析、拉索施工模拟等,根据分析结果提出了加强措施,并结合受力、外观和施工等多方面因素,对拉索悬挂节点设计进行了多方案比选,最终采用联合式耳板连接节点,取得了良好的设计效果。     

广州某超高层结构几个关键设计分析

某塔楼地上69层,屋面高度306m,带4层裙房,采用带伸臂桁架及环桁架的钢管混凝土柱钢梁框架-钢筋混凝土核心筒体系,文中对设置伸臂桁架、环桁架的位置做了敏感性研究,并对结构设计中几个关键问题做了深入的设计分析,如斜柱水平分力对钢框梁的拉、压作用,局部穿层柱的屈曲分析,核心筒墙肢在竖向荷载下变形差导致抗剪截面不足的处理措施,从而确保整体结构设计的安全可靠和经济合理。     

沈阳金廊330m超高层塔楼结构抗震设计

沈阳金廊超高层塔楼地下5层,地上71层,建筑檐口高度为330m,采用钢骨混凝土框架-钢筋混凝土核心简结构.通过比选结构加强层设置方案,确定了加强层数量、伸臂桁架及腰桁架的设置方案.基于有限刚度原则,伸臂桁架腹杆采用防屈曲支撑,以避免加强层刚度突变.针对最小剪重比不满足规范要求的情况,采用放大楼层地震力和调整规范反应谱的方法提高楼层剪重比.塔楼核心筒在49层及以上楼层收进,收进部位及其上下1层按性能化设计理念采取加强措施,以减弱结构突变程度.对结构进行了弹性和弹塑性时程分析,结果表明,结构可满足预设的性能目标.最后介绍了结构体系关键构件的设计方法.     

带斜撑巨柱框架在重力荷载下的变形和受力分析

以华侨城大厦为例,对带斜撑的巨柱框架在重力荷载下的受力和变形进行了剖析,结果表明:斜撑和斜柱共同促使结构发生S形水平变形,并整体倾斜,也导致了楼盖受拉,其形式可分为整体受拉、局部楼层受拉和局部板块受拉等三种。楼板后浇的措施可以减小30%~40%的楼板拉力,但相关钢梁应予以加强。减小巨柱和重力柱的变形差,也可缓解楼盖拉力。     

球幕影院超限结构的设计与分析

某球幕影院整体结构采用球壳竖向曲柱、普通框架柱及斜桁架作为竖向承重构件共同受力,球壳采用钢结构单层肋环形球面网壳,竖向曲柱与下部混凝土基座采用带关节的销轴铰接连接,在结构周边设置钢结构桁架以提高结构的抗扭刚度。基于结构布置、计算参数选取及主要构件的抗震性能目标,分析了结构周期及振型、竖向荷载下的球壳受力特征、结构稳定及楼板应力。结果表明:球壳结构受力由竖向荷载控制;竖向曲柱和水平环向拉杆协同受力,下部的水平环向拉杆竖向加密;球壳下部的竖向曲柱及外侧斜桁架易发生失稳破坏,根据欧拉公式反推计算长度系数;上部楼板有效宽度较小,应进行小震及中震下的楼板应力分析,并增设楼板钢筋满足中震设防目标。