浙江佛学院二期工程(弥勒圣坛)须弥山结构设计

浙江佛学院二期是用现代建筑语言进行建设的大型宗教建筑。须弥山及兜率天宫为本工程的核心部分,须弥山为混凝土剪力墙结构,外形为圆筒形状,高度为56.85 m,须弥山顶部设置大平台,由24榀平面悬挑桁架组成,桁架最大悬挑尺寸为22.5 m,悬挑桁架根部支撑于环向布置的24根钢骨混凝土柱上。兜率天宫为钢框架结构,高度为33 m,其最外侧钢柱通过混凝土环梁竖向转换,中间钢柱通过混凝土牛腿与须弥山混凝土筒体连接,最内侧钢柱落在大跨度钢梁上。本工程下部须弥山采用混凝土剪力墙结构,上部兜率天宫采用钢框架结构,上下部刚度差异大,是一种复杂的混合结构形式,且存在悬挑、转换、楼板开洞等特点。本项目分析中地震加速度按7度(0.1g)参数取值,阻尼比按混凝土0.05、钢结构0.03计算,场地特征周期0.20 s,水平地震影响系数最大值0.08,竖向地震按水平地震影响系数的0.65选取,混凝土剪力墙抗震等级三级,钢结构抗震等级三级。对须弥山与兜率天宫整体模型和仅考虑须弥山的分模型进行计算分析。结果表明:分模型计算结果与整体模型有较大出入,且分模型计算难于考虑钢结构与混凝土结构的相互影响。为确保设计安全可靠,应采用整体建模和分模型两种模型进行计算并按包络受力进行设计。须弥山大平台采用24榀平面悬挑钢桁架组成。计算结果表明,悬挑桁架刚度大,舒适度高,悬挑钢桁架一阶面外弹性屈曲荷载系数可达19.1,且根据幕墙安装要求,又增加了3道刚性系杆,悬挑钢桁架整体稳定性满足要求。为确保罕遇地震下受力安全可靠,在悬挑钢桁架根部采用增加混凝土环梁的方式进行构造加强。对结构进行了多遇地震时程分析和设防烈度地震、罕遇地震分析,结果表明:结构抗震性能满足设防烈度地震弹性要求;罕遇地震下层间位移角均满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求,但罕遇地震下有部分构件屈服。对部分屈服构件进行加大截面处理,对转换部位承托兜率天宫的混凝土梁采用增大截面和配筋的方式进行加强。     

鲁南高铁临沂北站站房结构设计与分析

鲁南高铁临沂北站站房为“桥-建”合一建筑,建筑造型独特,结构形式新颖.承轨层以下采用箱形钢管叠合柱-混凝土梁框架结构,候车层采用箱形钢管叠合柱-型钢混凝土梁框架结构,商业夹层采用箱形钢管混凝土柱-钢梁框架结构,屋盖为空间钢桁架结构.对空间整体结构进行了受力分析,对主入口大悬挑桁架进行了抗连续倒塌能力分析,对腹部大跨度拱桁架和主入口大悬挑桁架的铸钢支座进行了有限元分析,对主入口大悬挑桁架采用的大直径焊接球进行了足尺试验.通过设计分析,各项指标均满足相关规范的要求.     

某高层建筑中转换层的结构设计与施工

介绍了一带钢桁架转换层框剪高层结构的设计与施工过程,针对此类结构,阐述了转换方案选择、层刚度突变、层受剪承载力比例限值、型钢截面的选择等问题的解决;针对高位转换、钢桁架与混凝土的连接采取了一些特殊的构造措施,经施工实践检验是可行的。     

多层建筑沉降变形限值的层合梁模型分析与试验研究

对于多层砌体结构和填充墙框架结构,假定混凝土梁提供弯曲刚度、砖砌体和混凝土柱提供剪切刚度,并对Finno的研究成果进行改进,提出用层合梁模型分析多层建筑沉降变形限值的方法。以层合梁模型分析为基础,综合考虑了混凝土梁对墙段弯曲刚度的影响、砖墙开洞和混凝土柱对墙段剪切刚度的影响,以及混凝土梁和砖墙开裂对墙段刚度的影响,提出多层建筑物弯曲刚度、剪切刚度以及弯剪刚度比的弹性和非弹性计算方法。为验证层合梁分析模型,对3个悬臂深梁试件进行了单调加载试验,模拟受邻近基坑施工影响下的多层砌体结构和填充墙框架结构的沉降变形,重点研究了弯剪刚度比的非线性发展规律及其在非弹性阶段的取值。层合梁模型分析与试验结果均表明:混凝土梁大幅度提高了多层结构的弹性弯曲刚度,但弯曲刚度衰减很快;墙体开洞降低了剪切刚度;一般截面的混凝土柱对提高弹性剪切刚度的作用不大,但随着砌体剪切刚度的降低,混凝土柱的作用越来越大,非弹性阶段带混凝土柱的多层建筑物的右端角变形限值大于不带混凝土柱的建筑。通过比较弯剪刚度比和右端角变形限值的发展规律及数值表明,层合梁模型分析结果与试验结果吻合良好。     

北昆国际文化艺术中心结构设计难点分析

北昆国际文化艺术中心项目主要功能为大剧场、小剧场、文化服务用房.因用地紧张,采用竖向分层布置,三层和四层的转换桁架实现了下部剧场空间的大跨度转换并支承上部办公服务用房,转换层以下采用钢框架(钢管混凝土柱)-组合剪力墙(型钢混凝土剪力墙)结构体系,转换层以上采用钢框架-支撑结构体系.主要介绍了多级转换桁架系统在中大震时的受力和变形分析;通过对转换桁架在不同荷载工况下的传力路径分析,对复杂转换结构的计算结果进行可靠性判断;对转换桁架及悬挑空腹桁架采用竖向地震系数法和反应谱法进行对比分析;对转换桁架进行抗连续倒塌分析;针对复杂多级跨层转换进行特殊定义的施工模拟分析;根据性能化设计要求,对结构进行大震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.     

钢-混凝土组合转换桁架在超高层结构改造中的应用与分析

介绍上海某一带6层裙房的超高层改造加固工程,裙房1～3层拆除多个混凝土框架柱后,形成了大跨度转换结构,采用了双榀钢-混凝土组合转换桁架进行加固.采用YJK和ETABS软件进行整体结构计算,分析了整体结构加固后的周期、位移比、刚度比、基底剪力等主要结构设计影响因素;采用ABAQUS软件对桁架的关键节点进行计算,分析了桁架在多遇地震和设防地震作用下的应力和应变.结果表明,双榀钢-混凝土组合转换桁架具有良好的适应性;在整体结构计算中,满足设防地震不屈服要求;关键节点在多遇地震和设防地震作用下基本处于弹性状态,满足抗震性能设计对关键构件的要求.     

华润小径湾花园(酒店)结构设计

华润小径湾花园(酒店)裙楼存在大跨度钢骨梁托柱转换及斜撑+钢骨梁转换;塔楼部分有两层高大悬挑空腹桁架。对应转换层的短柱,设置外包钢管形成约束混凝土柱。大堂楼板开洞以及大悬挑处,利用钢环梁处理复杂梁柱节点。     

钢筋桁架模板在高空悬挑结构中的应用

当代MOMA工程共有5个不同造型的高空悬挑楼,结构形式均为钢结构.根据工程特点,决定采用钢筋桁架模板进行楼板施工.为解决钢筋桁架模板的支撑问题,将原设计钢梁腹板上的楼板角钢支撑改为钢托板;在钢框架柱梁节点、钢梁高强螺栓连接点处,需对钢托板进行补板,并对其形成的孔洞进行封堵;主楼与悬挑楼交界处的框架梁为混凝土梁,需在下一层搭设临时支撑.重点介绍钢筋桁架模板铺装,楼板钢筋、混凝土施工等工艺.     

新浦江镇120-L号地块结构设计与分析

本工程南入口处有一处大悬挑空间,最大柱间跨度为16.8 m,最大悬挑长度达到9.3 m,其主体结构为型钢混凝土框架柱、钢框架梁、钢斜撑与钢桁架相结合的复杂空间受力体系.介绍了钢桁架悬吊体系的设计思路并分析了该结构的动力特性和受力特点.     

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。     

部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁的抗剪性能试验研究

针对提高负弯矩作用下连续梁的结构特性提出了一种新型的部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁。对这种混凝土外包组合工字梁在对抗荷载下的抗剪性能进行试验分析研究。试验结果显示与普通的工字梁相比,混凝土外包组合工字梁的剪切屈曲因受外包混凝土的限制而有了更好的抗剪强度。由于组合截面的抗剪刚度是基于波形钢腹板和破裂前外包混凝土平均厚度的总和,且其抗剪强度决定了由钢腹板和外包混凝土共享的抗剪强度比。此外,根据试验中的破坏模式和应变分布,提出部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁的预估抗剪强度。试验结果验证了之前分析得出的弹性阶段的抗剪刚度和抗剪比。且之前计算得出的钢腹板与组合梁的抗剪强度也与试验结果一致。通过对比可知文中提到的分析方法可以应用到部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁结构的抗剪刚度预估和抗剪强度设计中去。     

搭接柱转换结构与帽和腰桁架在高层建筑中的力学性能研究

为适应功能要求,高层建筑中上下楼层结构形式通常需要改变。搭接柱转换结构是一种新型转换形式,利用ANSYS软件对一栋28层、98.4 m高的搭接柱转换结构以及分别设有帽桁架和腰桁架的情形下进行整体分析。结果表明:1)在搭接柱转换结构中,上部荷载作用会使得搭接体发生扭转,增大转换层附近梁挠度,在设计时要加强控制此部位梁挠度。2)转换层附近内筒体在水平荷载作用下,形成平面外受弯,使得其抗弯、抗剪能力下降和抗侧移刚度降低,应加强此处内筒体刚度。3)设置一道帽桁架可显著降低结构竖向位移差;帽、腰桁架同时设置时,效果更好。     

深圳龙岗三馆项目结构分析与设计

深圳龙岗三馆项目是龙岗中心城最具科技人文内涵的标志性建筑,该工程存在大跨大悬挑钢桁架、斜柱支撑转换梁、大跨钢筋混凝土箱型楼板、外框斜柱不连续、结构外框清水混凝土等特点。采用带少量剪力墙的框架结构体系,利用2种不同的计算程序对结构整体进行对比分析,对外框斜柱的强度及稳定性进行设计和验算,对大跨转换钢桁架及弧形悬挑钢桁架的变形及强度进行分析和设计,分析了钢筋混凝土箱型楼板的受力性能,对型钢混凝土斜柱下到地下室转直柱的设计,采取了分担水平力的加强措施,并可为相关工程设计提供参考。     

某医院行政楼高位桁架转换结构体系设计

某医院行政楼项目建筑高度约60m,为大跨度大悬挑钢桁架转换高层建筑结构。主体结构采用钢-混凝土混合结构体系,底部两侧设置剪力墙底座并延至屋顶,4～5层为双层双向桁架转换结构,最大边跨桁架跨度58.8m,最大悬挑16.8m。剪力墙作为主要抗侧力体系可有效抵抗地震作用和风等水平荷载,双层双向桁架转换体系则作为上部结构的支撑转换结构。主要研究了该建筑的结构体系及特点、结构构件的性能目标、整体指标的控制、转换桁架的受力分析、弹性时程分析以及主要抗震构造措施。结果表明:双层双向转换桁架结构有效实现了大跨度大悬挑的结构转换及上部结构支撑,具有良好的受力性能。     

结构转换层上下层间侧移角比取值探讨

由于受转换层上下刚度变化的影响,高层建筑结构在抗震设计时,采用侧移角比综合考虑抗剪刚度和抗弯刚度对层间侧移的影响更为合理。通过实例计算分析,给出了带托柱式转换梁的框架-核心筒结构的转换层上、下层间侧移角比的取值范围建议。     

北京中国银行总部大厦结构设计

本文介绍了在中国银行总部大厦的结构设计中所进行的大胆探索和创新。根据建筑设计的要求,提出无转换梁柱网转换结构体系,利用层间增设局部墙体对不落地柱进行转换,上下层楼板受力作为拉压平衡条件参加工作,确保了这一新的柱网转换体系的安全可靠;对空间内锥型悬挑结构采用无悬挑梁的板柱悬挑结构体系的结构设计方法,悬挑部分上部新增柱网直接落于挑出的水平楼板和斜墙上,考虑上部结构的整体空间共同作用,同时利用水平楼板受拉与斜墙受压相互平衡,以此解决了悬挑结构不设梁的技术难题;解决超大跨钢桁架上托八层钢筋混凝土结构的综合性设计难题,按施工及使用两个阶段进行分析,综合考虑温度、地震的影响,以及与钢筋混凝土结构共同工作的问题,形成国内不多见的建筑结构形式。     

带高位钢桁架转换层框剪结构的弹性抗震性能浅议

为研究高位钢桁架转换层框剪结构的抗震性能,对一实例工程进行简化,建立SAP2000三维有限元分析模型,进行动力分析,探讨地震作用下高位钢桁架转换层框剪结构的一些特殊性质,给出了此类结构的抗震设计建议。     

结构转换层上下层间侧移角比取值探讨

由于受转换层上下刚度变化的影响,高层建筑结构在抗震设计时,采用侧移角比综合考虑抗剪刚度和抗弯刚度对层间侧移的影响更为合理。通过实例计算分析,给出了带托柱式转换梁的框架-核心筒结构的转换层上、下层间侧移角比的取值范围建议。     

装配式斜支撑节点钢框架结构桁架梁等代分析研究

针对装配式斜支撑节点钢框架结构桁架梁杆件数量多、难于结构计算的问题,提出一种简化计算方法,将钢桁架梁根据等刚度、等高度、等翼缘的原则等代为实腹型工字钢梁。分别考虑简支梁施加均布线荷载、简支梁施加跨中集中荷载、悬臂梁施加均布线荷载和悬臂梁施加自由端集中荷载四种边界条件,反算得到5组等代梁截面。采用SAP 2000建立起一栋20层的装配式斜支撑节点钢框架建筑的实际结构计算模型和等代模型进行结构分析,对模态周期、层位移、层间位移角、剪重比、刚重比等关键指标进行对比。结果表明:采用简支梁施加均布线荷载边界条件反算得到的等代模型计算结果与实际模型最为吻合,可用于装配式斜支撑节点钢框架结构及类似结构的整体分析和设计。     

环肋型悬挑桁架在某体育场钢结构罩棚中的应用

某体育场结合建筑屋盖的连续造型,采用"环肋型悬挑桁架+外圈立体桁架约束环+端部钢拉杆+局部柱间V形支撑"的结构体系。该结构体系充分利用屋盖曲面的整体面内刚度,并在外圈设置一道立体桁架的约束环,以形成良好的整体刚度。其中,屋盖曲面的面内刚度由其各榀悬挑桁架上弦连续的交叉斜撑提供。屋盖钢结构体系仅通过铰接钢柱脚支承在2层混凝土楼盖上,与下部混凝土结构为相对独立受力体系,避免两者之间的不利影响。重点介绍这种结构体系的静力性能、非线性极限荷载分析及抗连续倒塌性能分析设计。