悬挑结构竖向地震作用分析及设计要点

近年来随着复杂结构形式的出现,悬挑结构的竖向地震作用分析得到工程设计人员的重视.北京当代MOMA工程的几栋塔楼普遍存在高位悬挑结构,超出规范规定的悬挑尺寸,对竖向地震作用比较敏感.在设计时针对悬挑结构及其对整体结构的影响,采用比较精确的反应谱法和时程分析法进行了竖向地震的计算.对竖向地震作用下各层构件的轴重比、悬挑部分构件轴力的竖向地震效应、悬挑部位的竖向加速度分布等内容进行研究,从而对设计使用的竖向地震作用作了定量的分析,给出悬挑部位的竖向地震效应的设计用值.对悬挑部分进行设计时采用中震弹性的性能化设计目标,对悬挑结构非常关键的几榀斜撑进行了防倒塌分析,以保证结构的安全.     

多方向梁与型钢混凝土梁柱连接节点的性能设计分析

某抗震设防烈度为8度的大底盘裙房多塔结构,塔楼位置不对称。商业东北角入口处,塔楼B的三层位置,有室外人行天桥,人行天桥落在长悬挑梁上,正交方向商业部分有长悬挑梁,斜交方向有商业部分的大跨度框架梁,此梁柱节点为型钢混凝土梁柱节点。采用的竖向振型分解反应谱法、简化竖向地震分析法和考虑竖向地震作用的时程分析方法对长悬挑构件进行地震作用分析。采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行了中大震性能设计。分析结果表明:在小震作用下,节点域框架梁和悬挑梁的梁端剪力和弯矩在采用规范竖向振型分解反应谱法和竖向地震简化计算分析时,各截面内力结果差异不大,考虑竖向地震作用的时程分析法计算的底部剪力小于振型分解反应谱法;在中震和大震承载力不屈服性能目标设计下,悬挑梁梁端的剪力和弯矩同小震没有明显变化,但框架梁梁端的剪力和弯矩的显著增大;节点和构件均能满足设定的性能目标。     

咸阳市大剧院双向正交型钢混凝土转换桁架结构设计与分析

咸阳市大剧院是高烈度地震区形体复杂的超限高层建筑。通过采用抗震性能设计方法并选用适宜的抗震性能目标,运用双向正交型钢混凝土转换桁架结构布置方案,有效解决了工程中的大悬挑、大跨度、竖向转换等结构难题。采用MIDAS Building程序对主体结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,通过控制桁架构件截面尺寸、调节构件的配筋率及含钢率,有效实现了型钢混凝土转换桁架罕遇地震不屈服的性能目标。     

西咸新区1A楼悬挑结构竖向地震分析及设计要点

西咸新区1A楼,由于建筑的独特造型,存在两处高位长悬挑结构,最大悬挑长度达到12.4m。采用竖向地震波对悬挑结构进行时程分析,对悬挑部位的竖向加速度分布和悬挑部分构件轴力的竖向地震效应等内容进行研究,从而对设计使用的竖向地震作用作定量的分析,给出悬挑部位的竖向地震效应的设计值。对悬挑部分进行中震弹性的性能化设计目标,对悬挑结构非常关键的几榀斜撑进行了防倒塌分析,以保证结构的安全。     

孔子国际文化交流中心主馆结构设计

孔子国际文化交流中心主馆工程主体结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构,4层楼面外周圈的跨度为12m的悬挑上人平台采用三角形钢桁架,屋盖采用圆钢管交叉桁架体系,局部大跨楼面采用型钢混凝土梁和平面钢桁架,支承钢屋盖、大跨楼面及悬挑桁架的关键竖向构件采用型钢混凝土柱。重点阐述了设计中的一些关键问题及相应的处理措施,包括结构的超限设计情况及抗震性能化设计、超长悬挑结构的竖向地震作用计算及舒适度验算、关键支承构件的节点分析等。     

某综合楼悬挑梁转换结构的超限分析

上海某中学超限多层综合楼建筑高度23悬挑梁转换,存在扭转不规则、楼板局部不连续、竖向抗侧力构件不连续、立面外挑大于10%等不规则项,属于超限多层建筑。该文采用PKPM和MIDAS两个结构计算软件对该结构体系进行整体计算和分析,包括多遇抗震作用分析及弹性时程分析、竖向地震作用分析、中震抗震分析、罕遇地震弹塑性时程分析,并提出了对结构的薄弱环节进行加强的抗震措施,为今后此类工程提供参考。     

高层建筑大跨度悬挑结构的抗震分析与设计

本文以一座复杂裙楼大悬挑结构的超限高层建筑为例,对高层建筑大跨度悬挑结构的抗震结果进行分析与设计。该高层建筑的悬挑部分最大跨度长达36米,大悬挑结构设计是该建筑设计中的一个关键点。针对大悬挑结构根部弯矩大、竖向构件不连续等特点,在悬挑裙楼外侧沿X、Y两方向设置跨层型钢混凝土桁架,并在悬挑的裙楼中央设置大开洞。通过对大悬挑结构在设防烈度地震和预估罕遇地震作用下的抗震性能分析表明,其达到了预期的抗震性能目标,符合规范要求。其中设置的跨层型钢混凝土桁架可增加大悬挑桁架根部的平面外刚度,裙楼开洞可有效减轻大悬挑桁架的自重,该设计方案可有效提高大悬挑结构受力的合理性,并可减少材料的浪费。     

贵阳某体育场大跨度悬挑罩棚结构设计研究

贵阳某超大型复杂体育商业综合建筑的大跨度悬挑罩棚，最大悬挑长度83.2 m。为了明确其受力机理及性能，对若干设计要点开展研究。根据建筑效果、施工条件及材料用量等多角度多方案比选，对结构体系下部采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，悬挑罩棚采用空间悬挑桁架与环桁架结构，经验算受力与变形均满足要求。对整体结构的地震行波效应进行了分析，设计最终采用视波速1 100 m/s下的影响系数作为各层的地震作用放大系数。通过结构抗震性能化设计，对关键构件的性能目标予以加强，并对罕遇地震作用下结构的弹塑性性能进行验算，结果均满足要求。对罩棚进行整体稳定性研究，通过对整体模型进行线弹性屈曲分析，得到了竖向平面桁架杆件的计算长度系数，并补充采用直接分析法所得的结构受力状态，进行包络设计；通过考虑双非线性的屈曲分析，对结构的塑性发展进行研究。结果表明，结构塑性发展顺序合理，具备一定的安全储备。为考虑偶然荷载作用下，传力路径上发生重要构件失效的工况，采用拆除构件法研究了罩棚抗连续倒塌的能力，得到罩棚结构具备可靠的备用传力路径，满足设计要求。结合实际施工方法，对结构进行了相较一次成型态的分区分步施工模拟分析，得到主体结...     

天津光年城-城市展馆单侧大悬挑圆环结构设计

天津光年城-城市展馆项目三层展廊为直径50m的圆环,竖向构件均偏置在北侧,圆环整体悬挑长度达38.3m;考虑三层展廊外侧通透的建筑效果,外侧立面无法布置结构构件,主受力构件仅能布置在圆环内侧。该圆环结构存在结构单侧悬挑长度大、竖向支承少、悬挑构件抗扭刚度小、二次悬挑等特点。针对上述结构特点,采取以下设计措施:1)综合考虑结构体系安全性及经济性,悬挑圆环采用空间钢桁架,展廊人行区域为钢桁架上二次悬挑钢梁;2)三层展廊整体荷载通过偏置的楼电梯核心筒传至基础底板,楼电梯核心筒为钢板组合剪力墙结构;3)合理布置基础,减少桩基受拉;4)明确关键构件,提出有针对性的结构抗震性能目标和抗震措施;5)采用多种有限元软件分析对比,保证整体和节点计算结果的可靠性;6)以竖向振动峰值加速度作为大悬挑结构的舒适度控制指标,并设置TMD以满足舒适度要求。分析结果表明,结构满足规范及抗震性能目标要求。     

某工程悬挑桁架转换结构设计方法

对上部外挑框架采用悬挑桁架作为转换构件的这种竖向不规则结构,现行的抗震规范中还没有明确量化的结构设计依据,因此在结构设计上产生了一定的困难.论文通过对该结构类型的一个实例工程,用两种有限元软件进行了计算分析,对计算结果进行了对比分析,为结构设计提供了可靠的依据,在现有研究基础上得出了针对这种特殊结构在设计上应遵循的原则.     

某超高层多重高空悬挑结构选型及设计

珠海横琴梧桐树大厦高度为188.8m,呈树形,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,房屋的长度从首层的81m变化到25层的108m,到顶层长度减小为48m,最大悬挑13.2m。本工程结构设计的关键是高空悬挑结构的设计和施工,方案阶段以实际施工方案出发进行方案对比选型。最终悬挑区域利用建筑4.5m开间形成多层混凝土空腹桁架,并在此基础上进行拉压斜撑方案、双压斜撑方案及单压斜撑方案考虑施工模拟的进行对比研究,最终选择单压斜撑方案。对悬挑区域考虑竖向地震并进行中震、大震性能设计及多道防线验算,发现悬挑部位在大震下仅出现轻微损伤,满足预定性能目标要求。同时对实际施工方案进行具体的研究,采用桁架和拉索施工支撑平台方案,确保施工模拟和实际施工方案的一致性。分析表明,本工程悬挑体系是合理和可行的。     

某悬挑钢框架结构的设计

采用PKPM和ETABS结构设计软件,对某悬挑钢框架结构进行了计算分析,确定了悬挑钢框架结构及其与主体结构相连构件的抗震性能目标,得出悬挑钢框架结构在不同地震水准作用下均安全可靠,正常使用工况下挠度满足规范要求的结论。     

成都来福士广场T5塔楼结构设计

成都来福士广场T5塔楼存在扭转不规则、悬挑、斜柱、竖向构件不连续等多项超限。针对T5塔楼结构的复杂性,结构设计时采取了多项加强措施:钢桁架悬挑转换、承受拉力的梁内设置型钢、转换部位楼板加厚,对重要构件提高了中震和大震作用下的性能目标,剪力墙底部加强部位取1~20层,加强部位柱和剪力墙的抗震等级都提高为一级,悬挑部位在设计时考虑竖向地震作用,对结构在小震、中震、大震作用下的抗震性能进行了计算分析。分析结果表明,T5塔楼结构抗震性能能够满足要求,结构总体可达到预设的抗震设计性能目标。     

深圳某网络科技大厦单边大悬挑结构地震动、风振动分析

深圳某网络科技大厦副楼为复杂超限单边大悬挑建筑,采用框架-核心筒体系,其屋面高度为47m,桁架单边悬挑长度达36.65m,桁架高度为15m。由于本项目悬挑长度很大,对竖向地震及风振动比较敏感,本文采用振型反应谱法和时程分析法进行了竖向地震作用的计算,研究了长悬挑结构部分竖向地震下振型质量参与系数与竖向振型数及竖向地震作用的关系。同时,基于风洞试验数据利用数值模拟,进行了楼盖风振时程分析。利用数值模拟,进行了人行荷载下楼板舒适度验算。     

深圳证券交易所结构设计

深圳证券交易所塔楼采用钢梁-型钢混凝土柱组合框架+钢筋混凝土核心筒结构体系,东西两侧外框架在裙楼以下采用转换桁架结构。位于塔楼7~10层的悬臂裙楼最大悬挑距离37m,采用钢桁架结构支承。本项目为超高、超限结构,受地震作用及风荷载影响较大,设计时基于不同性能水准下的抗震性能目标,同时考虑风洞试验风荷载数据,对结构设计方案及整体性能进行了研究。弹性分析采用了两种不同的分析软件进行计算对比,同时对塔楼进行了非线性时程分析。分析结果表明,本工程整体结构性能满足相关规范要求,结构设计安全,构件设计主要由风荷载或重力荷载控制。罕遇地震下结构抗震性能满足"大震不倒"的性能目标。     

某火车站悬挑雨棚结构地震响应分析

以某火车站站台悬挑雨棚改造工程为背景,由于圆截面雨棚柱偏心受压过大,导致其表面混凝土发生受拉破坏出现了环向裂缝,综合考虑了实际的工程需求,提出了增大柱径及施加预应力的加固措施,并对加固后的预应力雨棚结构,利用有限元软件ANSYS进行了模态和地震响应分析,得到了雨棚结构在地震作用下雨棚板的位移、速度及加速度的时程曲线,为悬挑结构的工程抗震设计提供了参考与借鉴。     

黄河口生态旅游区游船码头结构设计北大核心

黄河口生态旅游区游船码头位于山东省东营市黄河口生态旅游区内,因建筑造型及功能布局特别,本工程结构异常不规则:基础设计时需考虑因上部不对称荷载造成的偏心,四个倾斜的混凝土核心筒为主要竖向构件和抗侧力体系,正交布置的大跨度和大悬挑楼面型钢桁架支承所有楼层,立面交叉管桁架既是主要结构受力构件又是幕墙龙骨双重属性。上述不规则给结构设计带来较大难度,通过多种程序的对比计算分析,运用各种材料组合设计,确保结构安全并实现了建筑效果。     

某超限复杂高层办公楼结构设计

苏州昆山某办公楼为带转换层的超限复杂高层,转换层以下为由筒体和桁架组成的巨型结构,转换层以上为钢框架+钢筋混凝土多筒体混合结构,具有结构体系超规范、大跨度钢桁架转换、大悬挑钢桁架转换、竖向尺寸突变等结构设计难点。针对建筑特点及结构设计难点,对工程进行结构整体设计及结构难点专项设计,并确定结构关键构件的抗震性能化目标。结果表明,通过合理布置结构体系,采取有效的构造措施,结构的抗震性能可满足规范要求。     

高建钢对多层大悬挑结构体系与节点性能影响分析研究

内蒙古伊金霍洛旗全民健身体育中心为多层空间大悬挑结构体系,大悬挑结构根部构件应力高度集中。本工程在高应力区的关键构件及节点处应用了高建钢。在不同应力比条件下,通过调节悬挑结构根部构件的截面面积,对采用高建钢与采用普通钢悬挑结构的静力弹塑性性能、抗震性能、关键节点的静力性能进行了对比分析。结果表明:在悬挑结构应力集中部位采用高建钢能够有效减小构件吸收的应力,大幅减少用钢量,同时悬挑结构的大变形能力、整体结构在罕遇地震下的抗震性能以及关键节点的承载力和变形能力均有一定提高,而节点转角延性系数虽然降低但仍有足够的延性安全系数。     

某大悬挑结构的受力分析及设计

文中以某工程为例,采用SAP2000和PMSAP对大悬挑结构及其对主体结构的影响进行了分析,两套程序的计算结果基本一致。对大悬挑结构的布置方案提出了建议,根据规范和规程推导出了型钢混凝土组合结构拉弯构件的设计计算公式。