我国超高层建筑结构发展与展望

随着改革开放40年国内经济快速发展以及城镇化进程的加速,我国高层建筑和超高层建筑呈现出雨后春笋般的发展,我国已成为全球超高层建筑发展的中心,在该领域总体上已达到国际先进水平。首先以时间为维度,概括回顾了我国高层建筑从20世纪二三十年代起源,七八十年代局部发展,到改革开放之后飞跃发展的历程。其次重点介绍21世纪以来近20年我国超高层建筑结构的新发展:不断攀升的建筑高度和综合建筑功能衍生出的结构效率、延性和可建性更佳的结构体系,所采用的抗风设计手段和各种减振措施,基于性能的抗震设计方法和消能减震技术的广泛应用。精确的计算分析手段和方法验证了超高层建筑结构设计的可行性,部分影响结构经济性的整体结构控制指标需要进一步探讨。大量的试验研究和专项技术研究为结构设计的创新提供了依据,同时也提升了其关键技术。最后,基于目前超高层建筑发展现状、存在的问题和面临的挑战,对今后超高层建筑结构的发展,包括若干重点技术的研发和突破等方面进行展望,也期待我国早日从超高层建筑的大国成为超高层建筑的强国。     

上海浦东国际机场(一期工程) 航站楼钢结构研究与设计

本文介绍了上海浦东国际机场第一期工程中的航站楼钢结构研究设计,包括其特点和分析,特别是抗震和抗风设计。文中并简要地阐述了其模型风洞试验的结果。     

东方艺术中心混凝土结构设计

东方艺术中心是一个包括多个音乐厅和剧场的大型复杂建筑,通过抗震缝分为五个结构单体,每个单体都是平面和竖向极不规则的框架剪力墙结构体系。本文从基础设计、上部结构布置、结构整体计算分析等三方面介绍了该工程的混凝土结构设计,总结了剧场建筑的结构设计要点。本结构设计的主要特点是:①基础抗压抗拔均采用预应力高强度混凝土管桩,通过节点构造措施保证了桩顶的受力合理,同时达到了经济高效的目的。②升降机械舞台的基坑侧壁利用地下连续墙按两墙合一设计;③由于使用功能的要求,剪力墙布置分散,在每个单体的顶部设置环形大板,能有效地提高结构整体刚度并协调各片剪力墙的顶点位移,起到控制结构变形的作用,更为钢结构屋盖的支座布置带来方便。     

天津津塔结构设计

天津津塔是一栋高336.9m的钢结构超高层建筑,主要抗侧力体系采用"钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂抗侧力体系"组成。薄钢板剪力墙结构作为一种新的结构体系,充分利用薄钢板的拉力场效应,具有较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等优点。国内还没有类似工程的先例。基于大量的理论研究和试验研究相结合的研究成果,津塔结构设计解决了不同施工工况下钢板剪力墙设计,根据大震下柱脚拉压力设计双底板柱脚、钢管混凝土柱设计规范选择比较和弹塑性分析等技术难点。     

世博轴索膜结构方案演变与结构参数分析

上海世博轴索膜结构的设计经历了多种方案的比选。以世博轴特大型张拉索膜结构的设计过程为主线,采用非线性有限元方法对该项目各种方案的结构响应进行计算。结构选型提出了无谷索方案、有谷索方案、重锤方案以及内桅杆方案,对比分析了四种方案结构的受力和变形特征,研究了世博轴索膜结构的受力性能变化与方案演变过程,确定结构最终方案为内桅杆体系。并依据自重、弹性模量、泊松比以及支承等因素对结构性能的影响进行了参数分析,分析结果表明：结构体系是影响系统力学性能的主要因素,弹性模量、泊松比等材料属性对结构的整体性能的影响很小;当膜面跨度较大或使用较重的膜材时,建议在找形阶段应考虑自重的影响;为避免计算假定与实际情况脱节,对于柔性支撑体系建议采用整体模型进行分析。图14表7参3     

世博轴阳光谷钢结构设计与研究

世博轴及地下综合体工程为2010年上海世博会园区标志性建筑之一,其顶棚结构由阳光谷钢结构和索膜结构组成。针对阳光谷体型尺度大、曲面空间复杂、悬挑跨度大、三角形网格组成的单层钢结构体系的特点,结构设计进行了多遇地震作用下的弹性分析、反应谱法罕遇地震作用分析、罕遇地震作用下结构的弹塑性时程分析。分析结果表明,阳光谷结构不仅在各种荷载组合工况下处于弹性工作状态,并且具有较好的抗震性能,达到了大震弹性的抗震能力;结构的控制荷载主要为风荷载;结构传力途径丰富,具有良好的承载能力。     

世博会世博中心结构设计

世博中心是2010年上海世博会永久场馆之一,根据建筑特点抗侧力体系选用钢框架支撑结构体系。采用基于性能的消能减振抗震设计方法,在结构关键部位设置防屈曲耗能支撑（简称BRB）,从而提高结构的抗震性能,降低主体结构的用钢量。结构计算结果表明：合理的结构布置可以解决结构平面超长、大空间多、质量分布不均匀等设计难题。结构设计进行了框架柱的计算长度确定、施工阶段模拟、楼面活荷载不利布置等专项分析。结构设计与绿色建筑理念相结合,既满足可持续发展和低碳建筑要求,也符合“城市,让生活更美好”上海世博会的主题。     

武汉中心伸臂桁架-核心筒剪力墙节点抗震性能试验研究

结合武汉中心超高层结构设计,对伸臂桁架-核心筒剪力墙节点进行拟静力试验。节点按构造分为钢板外包式和钢板内嵌式两种,通过对两类试件进行低周往复试验,对节点的承载力、刚度、延性和耗能能力进行分析,结果表明,试验采用的两种不同构造形式的伸臂桁架-核心筒剪力墙节点均具有良好的承载能力、延性和耗能能力,抗震性能优越。同时,对两种节点构造从施工工艺、破坏模式及混凝土裂缝开展情况等方面进行对比,结果表明,外包钢板构造优于内嵌钢板构造,其施工更为便捷,稳定承载力更高,混凝土剪力墙裂缝较少。本文研究成果为武汉中心超高层建筑结构加强层设计提供重要依据,可为伸臂桁架-核心筒剪力墙节点在超高层建筑结构中的应用提供参考。     

高含钢率SRC柱轴压承载性能研究

通过对3根含钢率为24.3%的SRC柱的轴压试验,对高含钢率SRC柱构件的轴压承载性能进行了研究。分析了试件的荷载-位移关系曲线特征,揭示了高含钢率SRC柱以钢骨为主要受力部分,依次发生混凝土开裂和压溃、钢筋屈曲、钢骨弯曲失稳等破坏形态。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行了模拟。研究表明,高含钢率SRC柱具有钢构件的承载特性,钢骨塑性阶段的整体失稳导致极限后的承载力下降;工程设计可以采用塑性准则和叠加原理计算其极限承载力。     

某大跨单层网格钢结构稳定性研究

东方艺术中心玻璃幕墙单层网格钢结构支撑体系由形似花瓣的5个独立的椭球形单层网格杆系(立柱、横杆、支撑及索网)结构组成,此网格结构作为墙体垂直放置,比较特殊。对该结构进行线性稳定、无初始缺陷结构非线性稳定和有初始缺陷结构非线性稳定分析。竖向放置的网格钢结构的失稳模态为结构中下部压溃失稳,风向对稳定极限荷载有影响。宜采用弹塑性极限荷载来评价结构,同时考虑初始缺陷的影响。