大跨度钢桁架在刚接连体结构中的设计探究

厦门某复杂超限高层,同时具有扭转不规则、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、构件间断和承载力突变等6项不规则项。单塔平面为“L”形,在19层～23层通过42 m跨度的钢构连廊连接为一体。高位大跨度钢桁架在连体结构中,主要协调了不同塔楼间的受力及变形。文章着重分析高层高位刚接连体结构中大跨度连接钢桁架的结构选型,小震、中震、大震、温度应力等受力工况下的内力分析、节点有限元分析、构件加工、吊装、运维的检修条件、强腐蚀环境下的防腐措施等内容,确保大跨度钢桁架在高位连体结构中从设计、施工到竣工后的全过程安全使用要求。     

滨海图书馆整体结构抗连续倒塌分析

滨海图书馆位于天津滨海新区文化中心,为大跨度连体结构,采用组合钢框架-支撑体系。结构第5层和第6层采用贯通两层的54m跨度的钢桁架相连,该桁架下部无支撑,整体结构竖向构件较少,因此竖向构件承受荷载较大,竖向构件失效将对结构产生重要影响,可能发生整体结构连续倒塌。采用SAP2000有限元软件,以非线性动力拆除构件法为基本分析方法,对结构地下1层与地上1层共44根柱子进行拆除,以分析结构的抗连续倒塌性能。结果表明,分别拆除44根柱子均不会引起结构的连续倒塌,滨海图书馆整体结构抗连续倒塌性能良好。     

高空大跨度型钢混凝土组合结构模板支撑体系施工技术

高层、超高层建筑大跨度连体或悬挑结构支模的特点是:跨度大、高度高、施工荷载大、施工工艺要求高、难度大。财智广场(赣州书城)项目B幢主楼21层悬空结构梁模板支撑体系采用工字钢或型钢搭建轻型操作平台,楼板采用钢筋桁架自承式楼板。提出了型钢混凝土组合梁自承重支模体系与钢筋桁架自承式楼板的有效连接、轻型斜拉钢平台拆除技术、型钢混凝土组合结构梁自承重技术、节点设计,成功解决了高空大跨度型钢混凝土组合结构施工技术难题。     

合肥交通银行多功能厅钢结构设计

合肥交通银行多功能厅平面呈类椭圆形,2层平台以上屋盖采用大跨度三角钢管桁架结构(跨度40~53m),沿径向均匀设置24榀三角钢管桁架,桁架汇交于中心加强环。针对该工程结构方案的比较、建模分析等关键问题进行探讨,包括主桁架、环桁架、中心加强环等关键构件的计算分析、关键节点的设计与构造。采用将钢屋盖置于混凝土平台的方案,运用应变能阻尼比计算方法实现钢-混组合结构阻尼比的正确计算,同时补充重要支座节点的有限元分析。整体计算结果表明,本工程钢屋盖及支座具有较好的刚度及稳定性。     

大跨度巨型组合钢桁架整体提升施工技术

天津市滨海新区文化中心(一期)项目文化场馆部分工程地上部分为特大跨度连体结构,结构两侧由4榀双层主桁架+中间支撑组合钢桁架体系连接成整体,组合桁架跨度54 m×宽56 m×高11 m,总质量达3 200 t,桁架安装高度达24 m;通过采用大跨度巨型组合钢桁架整体提升施工技术,解决了大跨度巨型组合钢桁架安装复杂、桁架合龙安装精度要求高、大跨度桁架安装挠度变形大且受温度应力影响较大等问题,降低了施工难度、加快了施工进度、保证了施工质量和安全。     

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.     

带大跨度钢桁架的多层混合结构设计研究

为控制带大跨度钢桁架的多层建筑结构扭转和层间刚度突变,结构体系采用钢-混凝土混合结构。采用抗震性能化设计以提高结构承载力为主,兼顾结构的延性与耗能能力。在满足使用功能与承载力基础上,桁架选型重点关注腹杆布置方式对整体结构抗震性能的影响。钢-混凝土混合结构的关键支座采用带灌浆孔的铸钢节点,一般支座采用腹板整体裁剪的节点,并通过设置环形加劲板和预浇混凝土保证混合结构节点的钢筋贯通和全截面传力。     

多层大跨度钢桁架安装技术的研究

大跨度钢桁架体系在钢结构应用中较为广泛,常见为单层大跨度钢桁架体系,其安装方法较为成熟,而多层大跨度钢桁架结构体系的安装项目案例较少,其安装技术有待进一步细究。深圳市第三代指挥中心项目地上结构为六层连续大跨度钢桁架体系,建筑高度56 m,每层由六榀大跨度钢桁架+钢次梁组成,层高6.5～12 m不等,身处建筑密集城区,堆场道路等条件极其受限。对其安装方法进行比选,否定了整体提升、滑移安装等施工方法,最终采用施工快速、安全经济的单点式支撑体系原位安装钢桁架。通过对其结构形式、连接方式、端部节点构造的优化设计,达到快速安装拆卸的效果。每榀桁架在工厂制作时预起拱,现场安装时中间起拱值为60 mm,平面上由南向北采用分段进行原位安装,立面上采用以两层钢桁架为一个安装单元,与两侧结构形成双层框架体系后,再进行下层桁架支撑的卸载转运、楼板浇筑,完成本层楼板浇筑后再向上安装第三层桁架结构,按此顺序层层向上周转支撑体系进行桁架安装。利用有限元分析软件MIDAS提前对安装过程中的支撑体系受力和结构下挠变形进行施工模拟验算,在每榀桁架的中部和端部设置位移监测点,施工过程中做好监测记录。通过数据对比结果表明:卸载前后的桁架变形下挠模拟值与实测数值基本吻合;此快装拆式单点支撑体系在深圳市第三代指挥中心项目的成功应用,充分证明了此支撑体系施工快速、安全经济的特点,其立面上采用以两层钢桁架为一个安装单元,与两侧结构形成双层框架体系后再进行下层桁架支撑卸载转运的施工顺序,可有效控制结构施工过程中的偏移。     

大跨度多截面板式组合桁架与管桁架组合屋面结构施工研究

以大跨度多截面板式组合桁架与管桁架组合屋面结构施工项目为例,从工程案例实际情况出发,结合组合屋面截面参数,分析了案例工程项目大跨度组合桁架与管桁架倾斜角度大、连接形式变化多样、受力复杂等施工技术难点及主次桁架、平面桁架、整体桁架结构、穹顶之上桁架等安装施工重点。采用"屋面桁架八爪支撑"临时加固措施,整榀吊装较大跨度的主板式桁架。通过Tekla软件模拟优化,经桁架施工分段吊装,高空精准对接,顺利完成了大跨度钢管桁架施工任务。     

北京某体育中心钢结构屋盖设计

北京某体育中心比赛馆屋盖采用了大跨度平面钢桁架结构。受建筑造型影响,各榀桁架间无法设置连续的水平支撑及垂直支撑。通过对相邻两榀桁架进行可靠连接,形成稳定的结构单元,并通过合理的构造衔接各稳定的结构单元,从而很好地实现了建筑意图。钢桁架跨度大、构造复杂、节点合理。重点介绍了其结构选型、分析方法及节点设计等内容。可为同类型结构设计提供一定参考。     

多层带悬挑大跨钢连廊结构设计

徐州某物流园区在两栋结构体系完全不同的塔楼间设置了大跨度钢连廊,大跨度钢连廊纵向柱间跨度为49.5m、横向柱间跨度为16.8m,并带有较大长度的悬挑端。采用钢桁架与楼面钢梁的结构形式,通过可滑动的球形钢支座实现连廊与两端主体结构的连接,保证了连廊本身的强度与刚度。并按规范要求控制楼盖的竖向振动加速度,确保了支座与支承柱的可靠连接。     

某工程钢管混凝土柱——钢梁节点抗震设计有限元分析

某工程两栋主楼之间采用大跨度桁架钢结构连廊连接,跨度约55米,连接位置的钢桁架梁与框架主梁斜交,形成了受力复杂的钢管混凝土柱-钢梁空间节点。本文在选择合理的钢材和混凝土的本构关系模型的基础上,利用通用有限元软件ABAQUS对上述节点进行抗震设计分析,以此得到满足设计要求的材料强度。本文的分析方法可为工程设计提供参考。     

某商业综合体大跨度钢结构连廊吊装技术

浙江省杭州市某商业综合体结构形式为钢筋混凝土框架结构,2幢综合体之间采用钢桁架连廊连接.该钢结构连廊具有构件跨度大、桁架高度高、吊装高度高、单榀桁架重等特点.通过对比分析分段自承式和高空悬挂式散装吊装方案的施工流程和力学性能,同时采用有限元软件分析主要受力构件安装应力分布和关键节点处弯矩值变化情况,最终选用高空悬挂式散装施工方案.     

大跨度大悬挑钢桁-框架连廊结构体系设计

萧山科创中心2号和3号楼之间通过钢连廊进行高空连接。采用钢桁-框架结构体系,通过底层的钢桁架结构支承上部的钢框架结构。桁架支承系统包括大跨度区域的单向主桁架和大跨度大悬挑区域的双向桁架,桁架两端通过盆式橡胶支座支撑于裙楼柱上。楼面支承系统包括支承钢梁及其上的压型组合楼板。主要研究了该连廊的结构体系、特点及难点、构件性能目标、桁架节点设计、整体指标控制、弹性时程分析以及抗震构造措施。结果表明:钢桁-框架结构体系可有效实现复杂建筑外立面引起的大跨度、大悬挑,整体指标及桁架节点均符合设计要求。     

多层混合结构中钢桁架选型与设计探讨

湖州华润万家商场采用钢-混凝土混合结构体系。多层混合结构中钢桁架的选型不仅要满足桁架自身的受力要求,还需考虑其对结构整体抗震性能的影响。给出了三种桁架结构布置方案,并对其进行分析比较,发现在满足受力前提下,桁架应尽可能减少斜腹杆数量,避免结构产生薄弱层和软弱层。钢桁架支座节点连接及受力复杂,经研究采用构造简单且密实度较高的铸钢节点;桁架跨间节点则采用带内隔板的钢板节点,为减少焊缝数量,节点两侧板件均采用整块钢板;对所有节点进行了有限元分析计算,确保受力满足设计要求。建立带弹性楼板的钢桁架分析模型,并与独立钢桁架分析模型进行了比较,发现楼板可降低桁架杆件的内力,但自身内力会相应增加,楼板设计时需考虑此附加内力的影响。     

贵阳北站站房结构设计

贵阳北站是我国西南地区最大规模的综合性铁路交通枢纽,由站房、站台雨棚、高架车道等组成。站房采用桥建合一结构。站台层承载列车轨道的承轨结构、高架候车层框架标准跨度为21m×24m,商业夹层与高架候车层柱网上下不对齐。出站通道层下方有地铁穿过,在隧道上方的柱通过基础梁托换。站台层承轨结构采用变宽度预应力混凝土框架梁承重。高架候车层采用大跨度预应力混凝土梁,钢管混凝土柱预应力混凝土梁节点是保证结构承载力和抗震性能的关键。东西两端高架车道上方设置31m跨的钢桁架,承受冷却塔等设备荷载,支承钢桁架的框架柱采用钢骨混凝土柱。屋盖典型跨度42m×66m,采用网架与管桁架相结合的结构形式。为了发挥钢管混凝土柱上段的强度、减小层间位移,支承屋盖的钢管混凝土柱顶端与屋盖结构上下弦均连接。     

大跨度钢桁架梁焊接拼接节点加固设计及监测分析

大跨度钢桁架常采用工厂分段制作、现场焊接拼接连接的方法进行施工安装,杆件拼接连接焊接施工质量直接影响结构承载能力和结构安全性。针对工程检测中发现的杆件拼接焊接的严重质量缺陷,考虑构件受力特点,采用腹板补强增大截面法进行焊接拼接节点加固。为了验证加固设计的有效性,对构件焊接拼接节点处的受力性能进行数值模拟分析和施工过程节点应力状态监测。通过对比分析数值模拟结果与钢桁架梁焊接拼接节点处应变实测结果,验证钢桁架梁采用腹板补强增大截面法进行焊接拼接节点加固的传力有效性。     

中国国家博物馆钢桁架与混凝土结构的合理连接研究与设计

中国国家博物馆钢桁架结构跨度大、荷载大,使得钢桁架与混凝土结构连接处的反力巨大。为了使钢和混凝土协调工作,连接部件的合理设计是一个关键问题。本项目中,钢桁架与混凝土结构主要有两种位置关系,一种是钢桁架与混凝土结构侧面连接;另一种是钢桁架与混凝土结构顶面连接。对这两种连接方式分别进行了方案的对比和介绍。对于侧面连接区域,采用了暗桁架的连接方式,并将暗桁架杆件形式从实腹式截面调整为两块钢板,在保证了有效传力的同时,满足了钢筋布置的要求。同时还进行了有限元分析,对节点设计方法给予了验证。对于顶面连接方式,采用与施工方案相结合的节点设计方式,通过滑动支座释放部分水平反力。通过分析计算确立了合理的连接构造。     

北京财富中心二期写字楼铸钢节点有限元弹塑性分析

北京财富中心二期写字楼采用钢框架-钢板混凝土核心筒组合结构体系,位于26a层和41a层伸臂桁架与核心筒之间的连接节点采用铸钢节点形式.论文通过有限元弹塑性分析方法计算铸钢节点在不同地震组合作用下的节点应力和变形,并通过节点非线性时程计算方法分析铸钢节点的极限承载力.计算结果表明:本工程中的铸钢节点在整体结构小震和中震组合作用下基本处于弹性状态;在大震组合作用下,节点局部出现塑性应变,但塑性发展区域较小,因此仍保持较好延性;节点极限承载分析结果表明本工程中的铸钢节点设计方案满足承载力要求.     

国家会议中心大跨度钢桁架制作技术

国家会议中心采用舣向正交H型钢桁架结构.H型钢桁架具有跨度大、截面高度高、板较厚、连接节点形式复杂等特点.针对工程施工难点,介绍大跨度H型钢桁架的工厂制作技术、预拼装、预起拱原则、施工工艺流程以及桁架制作中的焊接质量管理.并对复杂节点组装顺序、焊接顺序、精度控制技术和桁架起拱进行了研究.工程实践证明,工程质量符合国家规范要求,保证了施工安全性.