上海中心整体钢平台系统风致响应风洞试验研究

超高层建筑施工钢平台脚手模板系统是一种特殊的风敏感结构,本文阐述了对其在高空大风作用下的风致响应进行的研究。采用气动弹性模型风洞试验的方法,依据风洞气弹模型相似理论,设计并制作了上海中心施工钢平台系统钢平台气动弹性模型,进行了风洞试验。在均匀流畅和紊流场中对外挂脚手架和钢平台不同部位的位移和加速度进行了量测,结果表明0°风攻角提升后工况下,侧风面外挂脚手架受风吸力作用。随风速增加,均匀流场和紊流场中外挂脚手架的位移均呈近似直线型增长,紊流场中外挂脚手架加速度均方根值呈近似抛物线型增长,结构风振效应对于脉动风十分敏感。迎风面脚手架中部和侧风面脚手架下层中部位移和加速度值均较大,为结构风振响应的危险区域,可将此处响应值作为设计依据并考虑安全措施。     

含斜墙的核心筒整体钢平台模架设计研究

厦门白鹭西塔为框架-核心筒结构体系,核心筒采用钢柱式整体钢平台模架先行施工。本工程核心筒体型复杂,外墙四边于27～31层向内斜收,为适应斜墙施工,整体钢平台模架需在高空拆改及加固。通过分析不同阶段模架的体型特点,充分考虑施工过程中四边超大悬挑、牛腿单侧支撑等不利工况,对模架的典型体型状态进行计算分析。     

高层住宅建筑风荷载特性及风致响应

对某复杂体型高层住宅建筑进行了实际工况和三种不同高宽比单体工况下的刚性模型测压风洞试验,通过数据整理计算得到各工况下结构的轴向整体风力系数、加速度和位移响应值,进而研究了周边建筑干扰和高宽比变化对结构的风荷载及风致响应的影响。结果表明:干扰使得结构整体风力系数偏小,高宽比变化对整体风力系数的影响基本可以忽略,但由于结构体型复杂,值达1.52,超出规范对类似矩形结构建议值;干扰使得结构响应沿风向角变化较大,随着高宽比的增大加速度和位移响应增大,加速度响应主要体现在横风向,位移响应主要体现在顺风向;单体结构的风荷载与风致响应最不利风向角不一定为来流沿两个主轴的风向角,进行抗风设计时应注意与类似单体矩形结构的这种区别。     

基于动力特性的整体钢平台模架体系优化设计分析

通过建立有限元模型的方法,研究了上海中心大厦核心筒施工所采用的整体钢平台模架体系的动力特性。研究结果表明:矩形截面的整体钢平台模架体系第一振型为扭转振型;单一的加固措施未能改变这种不利的动力特性;而采用在外挂脚手架外侧设置交叉斜撑同时将外挂脚手架与核心筒模板拉接的组合方法有效地限制了扭转振型出现在第一振型。建议采用组合加固的方法改进整体钢平台模架体系设计。     

超高结构建造的钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架体系计算分析

以南京金鹰天地广场项目为背景,对用于该工程T2、T3塔楼核心筒结构施工的钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架体系的计算分析展开了详细讨论。根据该工程核心筒的施工工艺流程明确了模架体系计算分析的典型工况,继而对典型工况下模架体系的受力特性进行了分析,对关键节点、构件强度和刚度进行了验算。分析结果表明,施工过程中模架体系具有良好的承载能力和刚度,能够满足安全、高效施工的需要。     

大跨越输电塔-线耦联体系风振响应风洞试验研究

基于1 000 k V特高压交流输变电工程线路中的大跨越输电塔-线体系,开展大跨越输电塔-线耦联体系的气弹模型风洞试验,研究不同风向角和不同风速下体系气弹模型在紊流场中的风振响应,并与输电单塔的风振响应进行对比。试验结果表明:在紊流风场中,塔线的相互耦合作用导致大跨越输电塔-线体系具有较强的非线性。在0°~30°风向角下,输电线的存在增大了体系的阻尼,降低了体系的风振响应;在45°~90°风向角下,位于输电塔线体系两端的输电塔G2和G4的风振响应更容易受到塔-线耦合作用的影响,在大跨越输电塔-线体系抗风设计中应受到重视。     

钢柱式整体爬升钢平台模架同步提升技术研究

多机位同步提升控制是钢柱式整体爬升钢平台模架关键技术之一。以南京金鹰T2塔楼核心筒竖向结构施工为例,从机位实测位移和顶升力数据出发,探寻影响同步性提升控制关键因素,提出进一步提升同步性控制水平的方法,为钢柱式整体爬升钢平台模架的安全使用和推广提供理论支撑。     

鸭池河铁路特大桥悬臂施工阶段抗风性能风洞试验

大跨度拱桥的悬臂施工阶段结构自振频率往往低于成桥合龙状态,其最大悬臂施工阶段的抗风稳定性及风致抖振性能可能更为不利。文章以鸭池河大桥为工程背景,对其悬臂施工阶段的抗风性能进行了试验研究。试验结果表明:在均匀流场中,结构悬臂端的位移风速变化曲线中存在着明显的"台阶";均匀流场和紊流场中结构最不利来流风向角分别为0°和15°;在不同来流风向角下,未发生有涡振、驰振等风致振动现象,悬臂施工状态的结构抗风稳定性能满足要求。     

筒架与筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架设计计算分析

筒架与筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架装备,是为适应高层混凝土结构施工而研发的一套新型模架装备.该套模架装备的支撑系统由搁置筒架支撑与爬升筒架支撑组成,二者分别用于正常工作状态与爬升状态.以上海中心大厦核心筒混凝土结构建造为背景,对这种新型模架结构进行计算分析.针对上海中心核心筒结构建造中模架装备的2种典型体型,分别建立有限元计算模型,并在正常施工工况与爬升工况下分别进行计算.计算结果表明：这套模架装备在整个施工过程中均安全可靠.但为了确保模架装备的实际受力状态与计算假定一致,实际施工中还须采取一定的措施.最后,针对模架装备的关键支承节点进行了受力分析.     

大跨屋盖结构风洞试验及风振响应研究

基于南通兴东新建航站楼结构风洞试验,对该航站楼大跨屋盖结构的整体风压分布以及重要分区的风压分布特性进行研究。并且在风洞试验的基础上,根据各阶振型应变能贡献大小,确定风振响应频域内的计算阶数,进行频域法风振响应分析,并对结构的位移响应风振系数进行对比分析。研究表明:0°风向角为屋盖结构的最不利风向角,迎风区屋檐两端会产生较大的局部风吸力,平均风压系数绝对值达到1.7左右;屋盖中间区域平均风压系数均为负值,风吸力在0°和180°风向角附近达到最大,挑檐区域的风吸力最大值要大于屋盖中间区域;通过各阶模态应变能贡献量确定主要贡献模态,进而选定包括所有主要贡献模态的前m阶模态作为截断模态的方法是可行的;屋盖挑檐区域各分区的最大风振系数要明显大于屋盖中间区域。     

格构式塔式起重机风致响应研究

为研究格构式塔式起重机在强风作用下的风致响应特征,建立1∶1结构有限元模型,结合谐波合成法模拟不同高度处的风速时程,并作为结点荷载作用于有限元结点上,计算得到塔式起重机不同结点处的风致加速度响应,基于加速度响应时程得到不同节段风振系数。研究结果表明,塔式起重机模态振型密集,属于风敏感结构;塔顶最大加速度响应发生在0°风向角,达4. 1m/s2;塔臂加速度响应发生在斜向风作用下,0°风向角最小;数值计算得到最大风振系数为2. 31,与规范值(2. 24)较吻合。     

不同风向角下多层冷弯薄壁型钢结构风致响应数值模拟

国内对冷弯薄壁型钢结构风载特性研究已有部分成果,但是风致响应研究较少,特别是不同风向角下多层冷弯薄壁型钢结构的风致响应研究。本文基于AR法原理,在MATLAB中模拟脉动风速时程,通过转化生成结构各高度处的风压时程,并在ANSYS中建立多层冷弯薄壁型钢结构有限元模型,计算不同风向角下多层冷弯薄壁型钢结构的风致动力响应,得到结构顶层的位移、加速度时程,并进行分析。结果表明:1通过模态分析和功率谱对比验证了建模及模拟风速时程的正确性;2五个风向的最大层间位移均满足规范限值,22.5°、45°、67.5°三个风向角的位移响应依次增大,最大位移出现在90°风向角;3在修建冷弯薄壁型钢结构时,应考虑风向带来的影响,据此进行合理布局。     

双层柱面网壳结构的风振响应研究

柱面网壳结构在实际工程中的应用以双层网壳居多,且属于柔性结构,其在风荷载作用下的风振响应不容忽视。本文以某实际双层柱面网壳结构为背景,建立有限元模型,进行模态分析之后在频域中采用风洞试验获取的A类风场条件下结构表面风荷载数据进行风振位移响应计算,给出了峰值位移响应随风向角变化的结果。结果表明:在试验风向角90°-180°范围内150°风向角是该结构的位移响应控制性风向角。     

南京金鹰广场T2塔楼钢柱支撑式整体钢平台桁架层施工技术

南京金鹰广场T2塔楼核心筒内设置有1道伸臂桁架,而核心筒施工采用了钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架体系,两者施工有交集。以此为例,介绍了模架体系过伸臂桁架层时的施工工艺方法。实践表明,整体钢平台模架体系结构适应性强,通过针对性改造,即可在立面上与桁架吊装实现协同施工,能有效满足复杂核心筒结构建造需求,无需分体组合,从而顺利解决了桁架层施工难题。     

整体爬升钢平台模架体系的抗风设计研究

在超高层混凝土结构施工过程中,风荷载对模架体系的安全性构成挑战,而现有基于永久结构的风荷载取值方法偏于保守,不能准确反映模架体系的实际施工工况。通过对整体液压爬升钢平台模架体系建立三维有限元模型,研究了在超高层混凝土结构施工过程中风荷载对钢平台模架体系的影响及其面临大风荷载时为保证模架体系安全所采取的构造措施,对整体爬升式钢平台模架的安全设计具有一定的指导作用。     

杭州国际中心超高层结构抗风设计

杭州国际中心项目包括两栋超高层塔楼(主塔、副塔)及相连裙房，两栋塔楼采用钢筋混凝土核心筒-钢梁-钢管混凝土柱结构体系。塔楼平面为短边凹入的近矩形，立面为竹节造型，结构侧向刚度较柔、横风向响应较大。通过风洞试验，研究了各风向角下有周边建筑、最不利风向角下无周边建筑工况下的风荷载。结构风振舒适度分析采用根据当地风气候分析所得的折减后10年重现期风速值，并补充验算了1年重现期风振舒适度。针对风致加速度响应较大的副塔进行了敏感性分析，对结构构件进行了适当的加大。结果表明：风洞试验结果大部分略大于规范风荷载，但是二者相差不大，风荷载沿竖向分布较均匀，未由于体型特殊而产生不合理的较大风致响应。两栋塔楼风振加速度均能满足正常使用要求。     

模块化低位顶升钢平台模架体系在超高层建筑施工中的应用管理

福州世茂国际中心工程建筑高度273.88m,结构形式为钢结构框架核心筒结构体系,在其核心筒施工过程中采用了低位少支点整体顶升钢平台模架体系。主要以模块化低位顶升钢平台模架体系的应用为出发点,以福州世茂国际中心项目为例,阐述了该项新技术主要施工管理流程,介绍了其从设计、制作加工、安装、运行、拆除全过程的各项管理措施。     

建筑高度对框架-核心筒结构性能与造价影响研究

为了考察建筑高度与设防烈度对钢筋混凝土框架-核心筒结构受力性能、材料用量以及工程造价的影响,对不同设防烈度、建筑高度150~300m的超高层办公楼进行了深入研究。分别对12个模型进行了非抗震工况组合与抗震工况组合计算,详细分析结构的自振周期、扭转平动周期比、单位面积质量、剪重比与底部倾覆力矩、最大层间位移角、顶点加速度以及结构整体稳定性等随建筑高度与设防烈度的变化情况。结果表明,设防烈度对结构自振周期影响较大,当建筑高度超过200m后,低烈度区结构基本自振周期大于现有研究的估算值,扭转效应随建筑高度的增加而减小;单位面积质量的增速高于建筑高度的增速,剪重比随建筑高度增加而逐渐减小;对于低烈度区,超高层建筑的整体稳定性成为结构安全性的主要控制因素;当建筑高度超过200m时,横风向作用产生的顶点加速度与层间位移角逐渐超过顺风向作用产生的;随着建筑高度增加,单位面积用钢量增长迅速,建筑高度与设防烈度对结构工程造价影响显著。     

钢梁与筒架交替支撑式整体钢平台模架拆除技术

南京金鹰天地广场T1塔楼施工采用钢梁与筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架技术,该项目超高空作业环境及核心筒结构体型的复杂特殊性对模架拆除工作带来很大难度。通过研究,设计了一套适应于该项目整体钢平台模架拆除的施工方案。实践证明,该拆除方案能大幅提高拆除效率、保证施工安全,对同类型复杂结构超高层整体钢平台模架体系拆除起到了参考作用。     

广州电视塔建造中的劲性钢柱联合内筒外架支撑式整体钢平台模架技术应用

广州电视塔核心筒结构复杂,施工要求特殊,采用了整体提升钢平台模架技术进行核心筒施工.该技术利用结构劲性柱作为爬升支撑在国内尚属首次.即首次实现超高竖向结构与水平结构的同步施工;首次采用混合支撑系统,既可减少钢平台自重,又可确保结构劲性钢柱的就位安装精度;其中还有多项创新,发展了整体钢平台模架施工技木.