上海世博会中国馆国家馆结构设计与研究

2010年上海世博会中国馆的国家馆造型独特,其底部架空,展区部分层叠出挑,呈四棱台斗冠状。屋面由混凝土筒体出挑34.75m,不但使得竖向质量分布不均匀,还使得楼盖的转动惯量大,导致结构的扭转周期成为第一周期。介绍了国家馆的结构体系、结构布置、结构分析以及主要的构造加强措施。利用楼、电梯间设置四个落地的混凝土筒体作为承重和抗侧力结构,利用建筑的倒梯形造型设置斜柱来支承楼盖大跨度钢梁,在确保结构安全的前提下,最大限度地满足了建筑使用功能的要求。分析了扭转周期为第一自振周期对结构的影响以及底部挑空对结构竖向侧向刚度分布的影响。详细的计算分析及模拟振动台试验结果表明,虽然扭转周期为第一周期,但结构的扭转反应并不严重,对结构的抗震性能影响不大,结构具有良好的抗震性能,可达到预定的抗震性能目标。     

上海世博会中国馆抗震分析与振动台模型试验研究

2010年上海世博会中国馆建筑造型和结构体系独特,主体结构为4个钢筋混凝土筒体加组合楼盖,筒体间楼盖向上层层展开出挑,呈四棱台斗冠状.倒梯形的建筑造型使上部楼层的转动惯量增大,导致结构的第一振型为扭转振型,不满足现行高层结构设计规范的要求.为了研究该结构的抗震性能,检验和改进结构设计,利用有限元程序ANSYS对整体结构...     

框架-嵌入式墙体结构抗震性能研究

为研究框架-嵌入式墙体结构抗震性能,根据原型结构特性与相似理论,设计并制作了相似比为1:3的钢筋混凝土框架-嵌入式墙体结构试验模型,并进行了地震模拟振动台试验,探究此类结构在不同强度、不同种类地震波作用下的动力特性、加速度反应和位移反应等。结果表明:在地震作用初始阶段,框架结构的变形使得墙板与主体框架连接更为紧密,嵌入式墙体的存在使得整体结构刚度增加,随着框架主体结构的损伤,刚度逐渐减小; 加载结束后,结构一层梁端及柱脚处裂缝较为密集,嵌入式墙板四角及插墙凹槽处混凝土出现不同程度的破坏,框架柱插墙凹槽处混凝土损坏较为严重,但墙柱之间仍保持可靠的连接,结构仍保持较好的整体性; 结构各层弹性、弹塑性层间位移角在规范限值以内,结构具有良好的抗震性能; 振动台试验过程中各块墙板间相对振动反应较为明显,在实际工程设计中应对墙角采取构造措施加固,在墙板顶端增设压梁,并在墙板与框架柱凹槽之间增设缓冲带。     

证大喜玛拉雅酒店结构抗震性能研究

上海证大喜马拉雅艺术中心酒店采用带高位转换层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构,且底部的树状仿生异型筒体在国内外少见。为研究该复杂高层结构体系的抗震性能,利用有限元软件ANSYS建立结构模型,对其进行了反应谱分析以及弹性时程分析,并与振动台试验数据进行了对比。对比结果表明试验与有限元分析结果比较吻合,结构体系基本满足现行相关规范的要求。     

钢管混凝土组合简体结构的抗震性能探究

钢管混凝土最早应用于桥梁的建造中。这是因为钢管混凝土组合材料在力学性能上远高于同等成本水平的其它材料。所以钢管混凝土在建筑施工中的应用非常广泛,更由于钢管混凝土的延展性、恢复性以及能量的损耗极低,从而使钢管混凝土组合简体结构的抗震性也得以体现。所以本文主要从钢管混凝土简体结构的研究背景以及发展现状出发,具体论述钢管混凝土组合简体结构的抗震性能。     

广州万科同福西二期超高层住宅抗震性能分析

广州万科同福西二期工程是一栋超高层住宅楼,结构高度184.35 m。应用ETABS软件对该结构的振动台试验模型进行了7度多遇、罕遇地震作用下的时程分析,得到不同水准地震作用下的地震反应,并对结构抗震性能进行详细的分析和讨论。同时,与振动台试验结果进行了比较。有限元软件分析和振动台试验结果表明：有限元分析和试验结果吻合较好,该超高层建筑结构能够满足预先设定的抗震性能目标。     

钢框架-混凝土筒体混合结构抗震性能振动台试验研究

钢框架钢筋混凝土筒体结构在高烈度区的抗震性能和地震剪力在钢框架和混凝土筒体之间的分配比例是这种体系抗震性能研究的重点。模型的振动台试验表明,该结构体系的破坏集中于混凝土筒体,钢框架没有出现明显的破坏现象,结构整体的延性较好;而混凝土筒体结构承担了绝大部分的地震剪力。建议在混凝土筒体内预埋尺寸较小的构造用钢柱、钢梁,以改善筒体延性。     

外套增层结构体系抗震性能分析

根据现行的抗震规范,结合具体的工程实例,通过建立三维有限元模型,分别采用振型分解反应谱法和弹性时程分析法,对分离式和整体式两种外套增层结构体系进行了地震反应分析,比较了两种增层体系的抗震性能。计算结果表明:分离式结构易发生局部失稳,整体式结构抗侧刚度较大,新旧结构的协同工作,减小了上下层的刚度突变;当旧房抗侧刚度较强时,其整体抗震性能优于分离式结构。分析结论可为该类结构的抗震设计提供参考。     

轻钢结构的抗震性能

由于钢材有良好的塑形和韧性,地震时钢材能发生良好的变形能力,通过变形吸收能量,改善构件的受力,防止地震时建筑物突然倒塌发生灾难性的破坏,故钢结构有很好的抗震性能~[1]。笔者查阅前人关于轻钢结构支撑体系的研究资料,结合笔者本人的理解,简述了轻钢结构的各种支撑形式及特点,以及论述了轻钢结构各种支撑形式的抗震性能,从而得出了各种支撑形式在抗震性能方面的优缺点,给出了在8度罕见地震作用下轻钢结构的优选支撑体系以及选择的优先顺序。     

高强混凝土的抗震性能研究

介绍了高强混凝土组合结构的主要工作性能及其优缺点，着重分析了这种组合结构在地震荷载作用下的变形状态，受力分析和破坏机理，提出了其广阔的应用前景。     

世博会西班牙国家馆结构设计与分析

西班牙国家馆是2010年上海世博会临时场馆之一。建筑包括多功能厅、展厅、餐厅、报告厅、SEEI办公和辅助用房。建筑造型借鉴了中国与西班牙共有的传统工艺--藤编,在该建筑立面呈现出柳条编织的篮子形状,体现了东方与西方、中国与西班牙相连的意境。西班牙馆建筑表现效果要求高,形态复杂,存在多处水平和竖向的空间扭转曲面,对结构设计提出了极大的挑战。从结构选型入手,提出几种不同的立面杆系布置方案,以结构性能参数为量化指标选取最优方案。在优选方案的基础上,对西班牙馆的结构体系、抗风抗震以及重要节点进行了分析与设计。分析表明：立面采用杆件正交布置的双层空间框架结构具有较好的受力、变形和抗震性能,相贯节点安全可靠。相关结构杆系选型和分析内容对类似复杂建筑形态结构设计有较好的参考价值。     

上海环球金融中心大厦结构抗震性能研究

上海环球金融中心大厦结构高度492m,地上101层,高宽比8.49,拟建成为世界上结构高度最高的建筑。该建筑总高和高宽比都超过了我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2002)所规定的限值,为研究该超限的复杂超高层结构体系的抗震性能,进行了1∶50比例的微粒混凝土整体模型的地震模拟振动台试验,得到了结构在7度多遇、7度基本、7度罕遇和8度罕遇地震作用下结构的动力特性、动力反应以及结构的破坏型式。利用ANSYS对结构进行了有限元分析,并与试验数据进行了对比,对比结果表明试验与理论分析结果吻合良好。研究得到:该结构体系在7度多遇至7度中震地震作用下结构自振频率基本不变,结构基本处于弹性阶段;在7度大震作用下,结构自振频率有所下降,最大层间位移角满足规范的弹塑性变形要求;在8度大震作用下,结构局部出现混凝土开裂和压碎现象,但能维持结构不倒塌的工作状态。综合研究结果表明该结构体系满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求。     

世博会英国国家馆主展馆结构设计要点及试验研究

新颖的建筑理念给世博会英国国家馆的结构设计带来许多研究课题,尤其是主展馆钢桁架-重型木结构以及亚克力刺杆的设计。钢桁架-重型木结构的研究与设计尚无经验可循,通过合理的结构设计理念及计算假定,运用两种思路对其进行比对设计,确保结构的整体力学性能、构件的强度和稳定以及结构位移等多项指标满足相关规范的要求。首先利用刚度等效的原则将钢-木混合结构等代为壳单元,用ROBOT软件对结构进行有限元建模分析,得出木结构壳单元的应力,对木结构构件进行设计;然后将钢楼板、木墙和木结构屋顶等代为交叉的工字形梁单元,用SAP2000软件进行校核。最后通过的亚克力刺杆进行风洞、疲劳以及徐变的试验研究,确定刺杆的风荷载效应,并确保其在1.5年服役期内疲劳、徐变效应下不产生破坏。     

钢-混凝土竖向混合框架结构抗震性能试验研究

以已有的12层标准钢筋混凝土框架模拟地震振动台试验为基础,设计并制作一个12层钢－混凝土竖向混合框架（上部4层钢框架,下部8层混凝土框架）模型,并对其进行模拟地震振动台试验,通过对加速度和位移响应的测试分析,实现对竖向混合框架结构抗震性能的评价。试验结果表明：按现行规范设计的 钢－混凝土竖向混合框架结构能够满足抗震设防要求;抗侧刚度沿竖向突变将引起上部钢框架与下部混凝土框架相交节点转角增大,由此引起上部钢框架刚体变形明显,相交节点的转动也引起相应梁端转角增大,相应位置弯曲破坏严重;当场地的特征周期与上部钢框架的基本周期一致时,上部钢框架的加速度响应将达到极值,若此时结构的抗侧刚度沿竖向突变,则上部钢框架的位移响应也将严重放大。与标准钢筋混凝土框架结构相比,钢－混凝土竖向混合框架结构的钢结构楼层位移响应和加速度响应均不同程度大于标准钢筋混凝土框架结构相应楼层,而下部混凝土结构楼层的响应则相差不大。     

上海香格里拉酒店扩建工程超限高层建筑抗震设计

上海浦东香格里拉酒店扩建工程属于高度超限、平面不规则和高位大跨转换的复杂结构体系,对抗震设防提出了很高的要求。进行了结构模型的振动台模拟试验和构件试验,得到了合理的结构布置和构造措施。计算结果表明,结构方案的各项抗震性能指标都在合理的范围内。论述了结构方案制定过程中的主要技术问题及对应措施和采用的新技术等,为超限高层的抗震设计提供一些参考。     

Nonlinear time history analysis of China Pavilion for Expo 2010 Shanghai China

The peculiar building style and special structural system of the National Hall of China Pavilion for Expo 2010 Shanghai is a long‐span and large cantilevered steel–concrete hybrid structure with a shape of an inverted trapezoid in elevation and local discontinuity of floor slabs in plan for esthetic and functional considerations. Because of these characteristics, the building is classified as an irregular and complex structure. To investigate the seismic behavior of the structure, a refined finite element model was established by using NosaCAD. To simulate the nonlinear behavior of the members, the fiber section model was chosen for compression‐flexure frame members, and nonlinear flat shell element was chosen for tube wall. Nonlinear analysis was carried out to study the seismic behavior of the structure under the minor and major earthquakes at the level of intensity 7. With the analysis, the deformations, internal forces and damage states of the structure were investigated. Analysis results show that there is no damage on structure under minor earthquake, the structural system has sufficient capacity and ductility to resist major earthquake, and seismic performance objective of no damage under minor earthquake and no collapse under major earthquake can be reached. The deformation of the structure is less than the limit of the Chinese code. The order and distribution of damages on components of the tubes are reasonable, which can dissipate some dynamic energy. Finally, weak points were identified, and some corresponding suggestions were put forward to improve the overall seismic performance of this structure. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.