苏州中心超长异形网格屋面设计

苏州中心是目前苏州地区在建的最大商业综合体项目,其超长异形网格屋面投影面积约为35 000m2,覆盖在下部4个独立的建筑单体之上,展开长度约为630m。整个屋面结构不设置伸缩缝或抗震缝,属于超长大跨单层网格结构。不同于传统曲面的三角形网格形式,该项目采用四边形网格,在找形设计时进行了相应曲率控制。设计中采用了多种软件进行了承载力极限状态验算、正常使用极限状态验算、抗震性能设计、稳定分析及抗连续倒塌分析等。设计中还采用数值模拟与风洞试验对比以考虑风作用影响,分析了结构体型系数及风振响应。抗震设计中针对上、下结构阻尼比不同的特点,进行了多点激励与一致激励的对比,分析了结构的地震响应,并依据分析结果指导结构设计。采用的设计方法可供类似异形网格结构设计借鉴。     

苏州现代传媒广场新型钢结构技术研究与应用

苏州现代传媒广场是典型的城市综合体建筑,单体功能多样,地标造型独特。在该项目结构设计中采用了多种新型钢结构技术,总结了相关技术的研究分析与设计应用。其中针对40m跨度的大跨重载结构,项目组提出了新型开洞钢板墙-钢桁架结构体系,并通过理论分析和试验,系统研究了其力学性能,介绍了相应的设计方法;对设置在4个单体建筑之上的M形采光顶,采用隔震支座与预应力拉杆组合钢结构体系,解决了连接体受力复杂、差异变形的难题;对跨度40m、高差50m的屋面钢结构,基于应变能优化原理,采用了悬链状柔性结构体系;对25m大跨度钢楼梯,采用交叉张弦预应力结构体系完成设计,同时采用稳态分析法进行了人行舒适度验算。     

阻尼在结构动力计算中的理解与应用

阻尼作为反映结构振动过程中能量耗散的动力特性之一,不同于结构质量和刚度等其他动力特性可直接通过计算确定,在计算中通常需要抽象为数学模型。对结构设计中常见的阻尼数值模型进行了总结,对国内外规范和规程的阻尼使用方法进行了对比;基于结构运动方程,对比分析了常用的振型阻尼和瑞雷阻尼模型。以实际应用项目为背景,介绍了不同情况下阻尼的实现和分析方法,对阻尼模型的选择和阻尼比的取值进行了研究,并给出设计建议。对比分析了阻尼在动力弹塑性隐式分析和显式分析中的实现方法,基于ABAQUS/Explicit方法,对振型阻尼在显式分析中的应用方法进行了探讨和研究。     

苏州文博中心飘带结构TMD减振舒适度分析

苏州文博中心建筑造型新颖,连接两栋建筑的高低位飘带总长235m,结构体型复杂,空间跨度最大处为80m,在风荷载和人行荷载激励下,容易产生较大的振动引发舒适度问题。采用SAP2000软件对飘带结构建立三维有限元模型并进行舒适度分析;分别采用时域分析法和频域分析法计算飘带结构在不同行人密度、不同行人频率的人行荷载和全风向的风荷载作用下的振动响应,并对比分析有、无TMD减振器对加速度峰值的影响。计算分析结果表明,按提出的方法设置TMD减振器后,结构加速度显著减小,大部分工况下关键节点的减振率在20%以上,其加速度峰值满足人体舒适度要求。     

ABAQUS在结构连续倒塌数值模拟中的应用

以某超限高层结构为例,基于ABAQUS/Explicit方法对结构在地震作用下连续倒塌的数值模拟方法进行了研究,开发了适用于模拟倒塌分析中纤维梁单元的混凝土和钢筋/钢材材料子程序。基于混凝土损伤模型实现模拟墙板壳单元的刚度退化,通过截面点"生死"模拟纤维梁单元失效,并同时考虑倒塌过程中单元的碰撞接触。通过不同幅值的强震记录对结构进行了连续倒塌模拟,从纤维梁单元应力-应变时程曲线、结构整体响应和倒塌过程等方面对结构倒塌性能进行了分析和评估,验证了模拟方法的合理性,为结构进一步的性能设计提供了依据,并为相关研究提供参考和思路。     

钢结构直接分析法在设计软件中的应用

钢结构设计中的直接分析法在结构力学模型中引入整体和杆件初始缺陷,在分析过程中考虑P-Δ和P-δ效应,并以求取的内力作为校核构件的依据,该方法具有概念清晰等优点。对比了常用设计软件的直接分析法应用方式,并基于SAP2000软件提供的OAPI接口,开发了可快速施加杆件初始缺陷的插件,并通过多个案例探讨了直接分析法的应用要点。通过对超静定结构进行弹塑性全过程分析,得到了结构的承载力设计值与承载力极限值,获得了结构系统杆件失稳→塑性开展→卸载的全过程响应。同时分别采用传统的一阶弹性分析法与直接分析法,求取结构达到承载力设计值时杆件内力分布,对比了两种方法求得内力的差异,并分析了产生差异的原因。所采用的编译方法和技术途径可为直接分析法在SAP2000等有限元软件中的应用提供参考。     

单向斜交网格复杂超限高层结构动力弹塑性时程分析

镇江苏宁广场项目由东、西两座塔楼和商业裙楼组成。东塔楼建筑高度为338米,采用钢管混凝土柱、型钢梁－钢筋混凝土核心筒结构,在东、西两侧采用型钢斜交网格桁架。采用ABAQUS有限元程序并编写二次开发材料子程序VUMAT,建立基于纤维单元的结构分析模型,采用显示分析方法模拟结构在罕遇地震下的动力弹塑性时程响应。结果表明：斜交网格桁架可有效提高结构在该方向的抗侧刚度;结构最大层间位移角小于规范限值,连梁出现不同程度的损伤,大部分剪力墙混凝土受压损伤较小,斜交网格桁架、外框架、伸臂桁架、腰桁架和剪力墙内嵌型钢等钢构件的累积塑性应变均小于极限塑性应变;结构能满足“大震不倒”的设防要求。     

绵竹市体育场风荷载和风环境数值模拟分析

绵竹市体育场的屋盖结构由悬挑钢屋面和落地飘带组成,结构形式较为复杂,使得屋盖表面风荷载分布和体育场风环境明显不同于常规的体育场。文章通过计算流体力学(CFD)对该结构进行了模拟,分析了该结构在不同风向角下的风压系数分布,讨论了屋盖开缝与否对风场的影响,并对体育场行人高度处的风环境进行了模拟评估。     

舒适度验算的时域分析法和频域分析法对比与应用

舒适度验算通常采用的经验公式法和时域分析法,在特定情况下存在不足。梳理了大跨度楼盖舒适度计算的基本理论,介绍了频域分析法,同时对比了时域分析法和频域分析法的优缺点,如时域分析法适用性广但可能无法获得最不利动力响应;而频域分析法可以一次性获得各人行激励荷载频率下的动力响应,但仅适用于固定位置的激励荷载。最后结合某工程大跨度钢结构连廊,针对其钢与混凝土组合楼盖在人行激励荷载下可能发生的舒适度不足问题,分别采用时域分析法和频域分析法,对楼盖竖向加速度响应进行了分析验算,并介绍了应用要点,可供类似工程分析参考。     

混凝土损伤变量及评价标准在抗震性能化设计中的应用北大核心CSCD

在抗震性能化设计中,对结构构件进行性能水准评价是重要内容,现有国内外规范标准主要提供了基于构件变形的评价指标。损伤变量作为损伤力学中表征损伤程度的基本概念,代表材料或构件受损后的性能劣化程度,在基于材料本构的弹塑性分析中得到广泛应用,但目前尚未形成统一的计算方法和评价标准。基于损伤力学理论,结合现行规范及相关研究成果,从理论分析和工程应用的角度,提出了标定混凝土损坏等级与损伤变量对应关系的方法,并进一步建立了钢筋混凝土构件基于材料指标的评价标准。结果表明:基于材料损伤变量的性能化评价方法具有坚实的理论基础,并与现行规范相衔接,符合软件应用习惯,对规范抗震性能化设计分析与评价具有理论与实践意义。