位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架减震效果及动力试验研究

为提高黏滞阻尼伸臂桁架在地震作用下的耗能效率,设计了一种带位移放大装置的黏滞阻尼伸臂桁架。对分别设置传统型和位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构进行有限元分析,对比了结构的地震响应及阻尼器的工作状态。通过动力荷载试验,考察两种黏滞阻尼伸臂桁架的滞回性能,对比阻尼器的位移及耗能,研究位移放大系数的变化规律,分析伸臂桁架刚度对黏滞阻尼伸臂桁架工作效率的影响。结果表明：相比传统型黏滞阻尼伸臂桁架,采用位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架可将阻尼器的耗能效率提高至原来的1.5~1.8倍,使结构获得更好的减震效果;位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架滞回曲线光滑、对称、饱满,具有良好的工作性能,且能有效放大阻尼器的工作位移并增大耗能;提出了黏滞阻尼伸臂桁架的位移放大系数的计算式,计算值与试验值吻合较好;为保证黏滞阻尼伸臂桁架的工作效率,建议伸臂桁架的刚度比取值不小于9。     

带伸臂桁架结构刚度限值研究

巨柱―伸臂桁架―核心筒结构体系中,伸臂桁架应采用"有限刚度"来弥补结构整体抗侧刚度的不足,尽量减少结构刚度的突变导致的内力激增。本文对伸臂桁架结构进行了罕遇地震作用水平下的弹塑性时程分析,结果表明,伸臂桁架与核心筒的线刚度之比应选择在1.0的范围内,大于该值,伸臂桁架刚度过大,对减小结构的层间位移角作用甚微,反而会造成整体结构刚度突变严重和伸臂桁架设置处的内力剧增;考虑到巨柱对伸臂桁架承载效率的提高作用,巨柱与核心筒的等效刚度比值不宜小于8.0。     

325m高淮安雨润中央新天地超高层结构选型

超高层建筑结构常采用伸臂桁架或环带桁架来提高其自身刚度。结合具体工程项目,通过对框架-核心筒结构设置伸臂桁架或环带桁架加强层数量及位置的研究,分析伸臂桁架和环带桁架提高框架-核心筒结构刚度的效率。分析结果表明,伸臂桁架提高框架-核心筒结构刚度的效率高于环带桁架;当仅设置环带桁架加强层时,环带桁架位于0.7倍结构高度时最为有效,设置于结构高区时提高结构刚度的效率大于设置于结构低区时,随着环带桁架加强层数量增加其对结构刚度的贡献效率快速下降。根据分析结果,最终采用钢管混凝土钢框架-钢筋混凝土核心筒-环带桁架混合结构体系。     

武汉中心伸臂桁架设计与研究

武汉中心塔楼采用巨柱框架-核心筒-伸臂桁架体系。在设计过程中对伸臂桁架道数、位置、立面形式、截面的确定进行了分析研究;结合建筑、机电的要求进行了伸臂杆件入墙延伸段的设计,并针对不同墙厚条件设计了嵌入式和外包式两种伸臂桁架入墙节点形式;对伸臂桁架杆件与钢管混凝土柱连接的构造方式进行了比选,并结合施工过程分析探讨了伸臂杆件延迟封闭的必要性。最终选用了设置3道伸臂桁架的结构方案并确定了各道桁架的具体做法。     

超高层结构中伸臂桁架的设计和优化

框架-核心筒结构结合加强层可以形成更大的刚度并抵抗倾覆力矩,结合实际工程应用ETABS软件建立三维模型进行分析,通过对5种不同伸臂桁架的设计方案进行对比,综合建筑需要和结构性能确定了伸臂桁架布置方案。研究伸臂桁架与核心筒之间的传力机理,并设计伸臂桁架。考虑施工次序对伸臂桁架斜撑内力变化影响的同时对伸臂桁架斜撑截面进行优化。     

带伸臂超高层结构最优伸臂道数及位置确定的灵敏度向量法

以最大层间位移角为优化目标,提出一种简单有效的向量积算法,可以快速确定最优的伸臂桁架设置数目及位置。以上海中心大厦为例,给出了该算法的应用方法及过程,并结合分析结果对带伸臂超高层结构的最优伸臂道数及位置的设置规律进行了分析。对于典型的100层以上的超高层建筑,向量积算法的效率比常规的穷举法提高约28倍。分析表明,最优的伸臂桁架设置方案与桁架设置的数目和位置均有关系,且伸臂桁架设置方案的最优性并非随着伸臂桁架数目的增加而增加。     

超高层建筑结构中腰桁架和伸臂桁架的应用问题

超高层框架-核心筒结构中广泛采用腰桁架和伸臂桁架提高结构整体的抗侧刚度。通过对腰桁架和伸臂桁架作用机理的分析,指出了腰桁架和伸臂桁架作用的实质是加强竖向构件之间的连接,并使外围框架柱轴向受力。对腰桁架和伸臂桁架的最优位置进行了理论分析和模型计算,结果表明,腰桁架和伸臂桁架减小结构变形的最优位置在结构的中上部,且二者对相连构件的内力有明显影响。归纳了腰桁架和伸臂桁架的选用原则,指出了设置腰桁架和伸臂桁架时需要注意的问题。     

消能减震伸臂桁架在超高层结构中的风振控制研究

随着建筑物高度的增加,框架-核心筒-伸臂结构体系的应用越来越多。同时,多道伸臂桁架的布置在超高层结构中越来越普遍,较柔的超高层结构的自振频率接近脉动风的频率,风振下结构的加速度较大,易引起舒适度问题。针对某带多道伸臂桁架的超高层建筑,提出在伸臂桁架与外框架间布置黏滞阻尼器的方法,即采用带黏滞阻尼器的消能减震伸臂桁架,来控制结构在风振下过大的加速度响应,重点分析其抗风性能及在不同高度的伸臂桁架中布置黏滞阻尼器的减振效率。     

黏滞阻尼伸臂桁架在超高层结构中的应用研究

黏滞阻尼伸臂桁架是针对核心筒-伸臂桁架结构将黏滞阻尼器竖向布置于伸臂桁架端部的一种消能减震技术,对位于高烈度抗震设防区的超高层框架-核心筒结构,采用该技术不仅可以有效地降低地震作用,还可以避免传统刚性伸臂桁架所带来的不利影响。为研究黏滞阻尼伸臂在超高层结构中的减震规律,对设置黏滞阻尼伸臂的超高层框架-核心筒结构进行减震作用分析,同时研究伸臂桁架刚度以及阻尼器参数对减震效果的影响。结果表明:黏滞阻尼伸臂具有附加阻尼和等效动刚度双重减震作用;综合考虑减震效果和经济性,伸臂桁架存在最优刚度;阻尼指数越小,减震效果越好;阻尼系数存在较优区间,使得黏滞阻尼伸臂取得较好的减震效果。     

超高层结构伸臂桁架安装时序分析与控制方法

以深圳京基金融中心为原型,对Z形和V形两种典型伸臂桁架进行多种安装方案分析,研究单个伸臂桁架随施工进展的附加内力发展规律及其不同安装时序时的相互影响。结果表明,在任意确定的施工段内,不同连接方案下单个伸臂桁架附加极值应力发展规律基本不变,多个伸臂桁架的影响结果可由各自影响结果叠加得到,且安装时彼此之间相互影响很小。最终给出伸臂桁架连接时刻与最大附加应力关系曲线,给出以附加应力为控制目标的合理安装时序分析控制方法,并通过算例验证方法的有效性。最后,通过京基金融中心伸臂桁架安装全过程监测,验证理论分析的可靠性,相关控制分析方法可用于同类超高层结构伸臂桁架合理连接时序的确定,指导施工过程。     

某超高层结构关键节点有限元分析

为抵抗水平地震作用和风荷载,某450m超高层采用"巨型框架-核心筒-伸臂桁架"的结构体系。该体系有两种关键节点,巨柱与伸臂桁架节点、核心筒与伸臂桁架节点。文中采用ABAQUS通用有限元分析软件,建立了两类节点的精细化有限元模型,分析了控制工况下节点各构件的应力状态。结果表明两种关键节点均满足中震不屈服的抗震性能目标,且满足强节点弱构件的抗震设计要求。     

武汉绿地中心微倾折线型伸臂-环带桁架施工技术

武汉绿地中心结构形式为核心筒+巨型柱+伸臂桁架+环带桁架,主楼外框钢结构由12根巨型柱、18根重力柱、10道桁架、柱间支撑及楼层钢梁构成,其中伸臂-环带桁架共有4道。基于武汉绿地中心微倾折线型伸臂-环带桁架结构特点及其施工工艺,重点阐述了桁架分段分节、高空吊装、超厚板焊接、高空临边安全防护等施工技术。     

黏滞阻尼器伸臂桁架布置对超高层结构减震性能影响研究

在超高层结构中,传统伸臂桁架能显著提高结构抗侧刚度、减小结构侧移,但给结构带来刚度、内力突变等不利影响,形成结构薄弱层。黏滞阻尼器伸臂桁架因其在一定程度上减小结构刚度、提供附加阻尼比,成为近年高层建筑结构抗震与抗风的新型体系。针对一226 m超高层结构中某一榀平面框架-剪力墙,在伸臂桁架中布置黏滞阻尼器,对比分析5种不同黏滞阻尼器布置方案伸臂桁架结构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的消能减震效果,将为黏滞阻尼器在超高层结构伸臂桁架中的进一步研究和应用提供借鉴。     

诺德英蓝国际金融中心伸臂桁架结构研究及施工监测

天津诺德英蓝国际金融中心采用"巨型柱+剪力墙核心筒+环形桁架+伸臂桁架"结构体系。主体结构沿层高设置4道水平加强层,经对比研究确定加强层均安装形式合理的K形伸臂桁架。通过对伸臂桁架施工的数值模拟和现场监测,得到测点实测值与模拟值比较吻合,且均小于伸臂桁架内力设计值,确保施工阶段安全稳定。     

中国国际丝路中心超高层结构设计与关键技术

中国国际丝路中心超高层建筑总高度498 m,位于陕西省西安市,抗震设防烈度8度,该结构的侧向变形和承载力均由地震作用控制.为解决结构侧向刚度不足的问题,设置了伸臂桁架加强层,然而传统伸臂桁架往往会造成结构刚度和承载力突变等问题.为此,采用基于刚性伸臂和黏滞阻尼伸臂的组合伸臂桁架技术,研究刚性伸臂桁架和黏滞阻尼伸臂桁架在...     

超高层建筑伸臂桁架“延迟连接”技术在沈阳恒隆广场主塔楼施工中的应用

在水平荷载起控制作用的超高层建筑中,设置伸臂桁架可以提高结构的整体工作性能,从而提高结构的抗侧刚度,控制结构的顶部位移,降低核心筒所承担的倾覆力矩。但是,伸臂桁架在施工阶段,由于内外筒施工不同步,结构布置不对等原因,会导致施工过程中内、外筒的变形存在一定差异,如果盲目施工,将会造成在伸臂桁架内部过早产生较大应力,导致结构成形后整体受力状况与原结构设计模型不符。通过研究,提出一种超高层伸臂桁架"延迟连接"的施工技术。该方法在沈阳恒隆广场主塔楼施工应用的情况表明,可有效解决外框与芯筒不均衡变形导致的伸臂桁架应力过大的问题,确保了伸臂桁架施工和使用阶段的结构性能。     

超高层建筑结构加强层耗能减震技术及连接节点设计研究

在框架-核心筒结构体系中,加强层可显著提高结构抗侧刚度、减小结构侧移,但会带来结构刚度、内力突变等不利影响。以某超高层建筑为工程背景,研究了黏滞阻尼器在伸臂桁架体系中的应用及在多遇地震和罕遇地震作用下的减震效果,研究了设置黏滞阻尼器的环带桁架在超高层建筑中的较优位置和减震效率。结果表明：黏滞阻尼器在伸臂桁架结构中的设置可以减小核心筒剪力墙的塑性损伤,减小结构的动力响应;设置黏滞阻尼器的环带桁架宜布置在层间相对速度大的位置,随超高层结构高度增加,阻尼器的减震效率降低。通过对伸臂桁架与外框柱、核心筒连接节点的设计及构造的分析,提出了连接节点的设计建议。     

黏滞阻尼伸臂桁架布置对超高层建筑抗震性能的影响

超高层建筑中利用伸臂桁架布置黏滞阻尼器,可避免传统刚性伸臂桁架所带来的不利影响.为探讨伸臂桁架布置形式对超高层建筑结构中黏滞阻尼器的减震效果和对局部构件受力的影响,以一个8度区、407m高的巨型斜撑框架-核心筒结构为例,通过动力弹塑性时程分析,研究黏滞阻尼伸臂桁架分别按通过内柱或避开内柱直接由核心筒悬挑两种方案设计时结构的整体抗震性能和构件内力.结果表明:两种设计方案均可有效协同核心筒和外框架共同受力,但当伸臂桁架经过内柱且弦杆布置在楼面时,因桁架端部受楼面约束,黏滞阻尼器变形受到限制,不能充分发挥作用.当伸臂桁架改为避开内柱、直接由核心筒悬挑,且弦杆脱离楼板约束可自由变形时,黏滞阻尼器耗能能力大幅提升,即使主体结构因塑性损伤产生一定偏位,黏滞阻尼器仍可适应变形继续耗能;因黏滞阻尼器耗能作用明显,主体结构变形得到有效控制,与其相连的巨柱和核心筒负担减轻,结构抗震性能得到一定改善.     

采用普通伸臂桁架和BRB伸臂桁架的高层建筑耗能机制对比

伸臂桁架是高层建筑中的重要抗侧力构件,其耗能能力对结构抗震性能有着重要影响。普通伸臂桁架由于斜腹杆屈曲导致耗能能力存在不足,而将普通伸臂桁架的斜腹杆改为防屈曲支撑(BRB)则可以有效提高其耗能能力。以一高度为230.9m的高层建筑为工程背景,通过弹塑性时程分析,对比采用普通伸臂桁架和BRB伸臂桁架的高层建筑耗能机制。研究表明:BRB伸臂桁架较普通伸臂桁架具有更好的变形能力和耗能能力;结构采用不同的伸臂桁架会对其在地震作用下的地震能量输入和耗能分布产生一定影响;不同的伸臂桁架不仅影响其本身所占塑性耗能百分比,同时对结构中其他构件耗能贡献也有影响,并对主要塑性耗能单元——剪力墙影响显著。     

武汉中心伸臂桁架与核心筒凸点顶模协同施工技术

武汉中心总建筑高度438m,结构形式为巨柱框架+核心筒+伸臂桁架的筒体结构,共设置3道伸臂桁架层,伸臂桁架安装期间通过对凸点顶模的合理应用,在立面上形成空间流水施工,成功解决了桁架吊装、钢筋绑扎、模板封闭、混凝土浇筑等一系列空间流水问题。重点介绍伸臂桁架从分段分节、钢筋深化设计、模架角部开合、锻钢节点安装等一系列与凸点顶模协同施工过程中的关键技术,为超高层伸臂桁架设计与施工、模架研发等提供参考。