多筒体支承的大跨空间结构设计与研究

简上体育综合体项目高54m,垂直叠加多种功能的体育活动场馆,通过沿东侧及南侧叠落退让,形成块体穿插的建筑造型。针对这个特殊的建筑体型及功能要求,结构设计采用多筒体支承的大跨空间桁架结构,利用筒体间桁架将上部3~5层重力荷载传递至落地筒体。6个钢筋混凝土筒体由多榀大跨桁架连成整体,通过楼盖的协同作用,共同抵抗水平力。重点介绍了结构体系与结构设计理念、多筒体的协同效应分析、抗连续倒塌的合理确定及模拟。提出了大跨体育馆的舒适度设计标准及加强措施;进行了节点设计研究提供结构在各种作用下的工作性能。     

某大跨环形悬挂结构设计研究北大核心

宜宾某游客接待中心主体结构环廊外径111m,内径87m,严格的外观要求和大跨度为结构设计带来挑战。介绍了接待中心环廊的结构体系选型与布置,创新性地采用了钢筋混凝土筒体支承钢箱梁悬挂的结构体系,利用8个筒体支承两榀巨环形钢箱梁悬挂。对结构设计中的关键问题进行了分析研究,通过合理的支座选择释放超长闭合环梁的温度效应,基本消除了温度作用下巨型环梁对下部混凝土结构的影响;对巨型钢环梁进行弯扭设计分析,确保关键受力构件安全;分析了楼盖结构竖向刚度的影响因素,进行了楼盖人行振动舒适度验算,通过设置TMD解决了楼板振动舒适度问题。最后介绍了结构预变形控制措施。     

2019北京世园会酒店结构设计

介绍了2019北京世园会酒店的结构概况,针对酒店类型建筑的结构设计特点,重点研究了宴会厅大跨预应力结构设计。介绍了各种类型的设备夹层结构方案,包括常规混凝土楼盖方案、架空层设置方案、轻质楼盖方案。介绍了管井及走道区域结构方案,包括梁变截面高度、变平面形状、增设异形边角柱等处理方式。介绍了建筑造型的结构实现,包括复杂建筑立面造型的结构实现方式。介绍了高大隔墙处理以及特色楼梯设计等问题,为酒店类型建筑的结构设计提供了借鉴。     

框筒结构剪力滞后研究现状与思考

本文介绍了框筒结构中的正负剪力滞后现象与基本特点,总结了国内外学者在进行框筒结构的剪力滞后研究分析中所使用的方法原理,综述了到目前为止框筒结构剪力滞后的研究成果,揭示了水平荷载作用下框筒结构产生剪力滞后的原因以及现有研究成果中关于角柱设计理念上的冲突。并认为:现有研究中的关于楼盖面内刚度为无限大的基本假定是不合理的,只有充分考虑楼盖刚度的影响才能有效地反映结构中的正负剪力滞后现象,为结构设计提供合理与可靠的设计依据,从而能更大范围推广框筒结构在超高层建筑中的应用。     

大连极地海洋动物馆屋盖的结构选型及锯齿状锥面网壳的静、动力特性分析

介绍了大连极地海洋动物馆屋盖结构体系及结构选型依据。其屋盖结构根据建筑造型及功能要求选用了双层网架、单层筒壳、单层球面网壳及锯齿状锥面网壳等4种空间结构体系。重点介绍了锯齿状锥面网壳结构构成;并采用大型通用有限元软件ANSYS对锯齿状锥面网壳部分进行了静力分析及几何非线性稳定分析,得到了此类结构的应力分布、位移分布等静力特性及稳定性能;对结构进行了模态分析,获得了其自振频率、振型等自振特性,为后续对结构进行动力分析提供了基础。结果表明,该结构设计符合规范要求,稳定性良好,适于建筑造型呈锯齿状,屋面恒荷载较小的建筑物屋面。可为今后该类结构的设计提供一定理论依据。     

蜀都大厦塔楼及旋转餐厅设计

本文主要介绍蜀都大厦塔楼和旋转餐厅的两个结构设计特点: 1.该工程中塔楼承重结构为钢筋混凝土圆形外筒与主体竖向承重的剪力墙结构不连续,在设计计算和构造方面的处理方法。2.旋转餐厅楼盖和屋盖采用了既经济、受力又明确的悬挑式小桁架。     

武汉天河国际机场新塔台结构设计

武汉天河国际机场新航空塔台高115m,为国内第一、世界第二高民用塔台。该塔台建筑造型新颖,为非对称结构,高度高、截面尺寸小、头重脚轻。结构设计中对这些建筑特征采取了针对性的措施,设置有扩大尺寸的地下室改善结构的整体抗倾覆不利的状况;采用混凝土筒体增大截面抗侧刚度;上部功能区采用钢筋混凝土筒体+钢结构的混合结构,最大限度减小上部功能区的质量偏心,减小下部墙肢的受拉状况;顶层控制室采用只设4根钢柱的框架结构,以满足视野开阔的要求。此外介绍了塔台的风荷载、地下室及基础、结构分析结果、筒体受拉以及上部钢结构外伸体系,对类似项目有一定参考意义。     

行走激励下大跨度空腹夹层板结构振动舒适度分析

随着大跨结构的发展,舒适度已成为评价楼盖结构性能的重要指标。针对大跨度空腹夹层板楼盖,考虑行走路线和步行频率影响进行了振动响应计算。分析表明,空腹夹层板的自振特性类似于实心平板,低阶振型主要表现为竖向振动;采用行走路线法评价楼盖舒适度时,应根据实际情况采用较长的路线并使其通过低阶振型中心;定点激励法计算的峰值加速度要低于通过低阶振型中心行走路线的计算结果,据此评价楼盖舒适度是有局限性的;楼盖上不同感受点的加速度响应峰值是不同的,较大的加速度响应峰值只出现在低阶振型中心周围。     

侧筒中间大跨度框架的超限高层结构设计——塔里木油田分公司勘探开发综合楼设计实例

该文结合塔里木油田分公司勘探开发综合楼的结构设计实例,对该大楼的基础及上部结构选型进行了分析,针对上部结构的使用功能及受力特点,平面中部采用钢管混凝土柱,两侧为楼电梯间形成的钢筋混凝土筒体,中间大跨度楼板采用了双向密肋板.根据规范要求,该建筑结构除采用振型分解反应谱法进行地震作用计算外,尚应采用弹性时程分析法进行多遇地...     

深圳大梅沙万科总部上部结构设计综述

万科总部位于深圳市大梅沙海滨,由落地筒体、实腹厚墙及柱支承离地10~15m的上部4~5层结构,形成底部开敞空间,上部结构中间跨越50~60m,端部悬臂15~20m。针对这个特殊的建筑功能要求,经过多方案技术经济比较,结构设计最终采用了国内外首创"斜拉桥上盖房"的理念,利用预应力拉索和上部首层钢结构楼盖及上部钢筋混凝土楼屋盖的水平刚度和承载力,将上部4~5层混凝土框架结构重力荷载传递至落地筒体、墙、柱。重点介绍该结构体系的选型与结构设计理念,施工顺序的合理确定及模拟,拉索张拉、锚固端节点设计研究及结构在各种作用下的工作性能。     

Shaking table tests on China Pavilion for Expo 2010 Shanghai China

Modern structural engineering tends to progress towards more novel high‐rise structures through gradually improved methods of design and wide use of new materials. The National Hall of China Pavilion for Expo 2010 Shanghai is such a building specially designed with a shape of an inverted trapezoid in elevation and local discontinuity of floor slabs in plan for aesthetic and functional considerations. The preliminary analysis shows that the fundamental vibration mode of this structure is a torsional mode due to the special shape, thus resulting in the period ratio between the first torsional mode and the first translational mode exceeding the limit value stipulated in Chinese code. Shaking table tests of a 1/27‐scale structural model were performed to observe the seismic response characteristics, and verify the seismic safety of the structure. This paper presents the results of the shaking table tests in terms of dynamic properties, global responses, as well as local responses. It was found that the torsional effects were not significant by the analysis of the ratio between the maximum displacement and the average displacement of floor and torsional angle. Finally, weak points were identified, and some corresponding suggestions were put forward to improve the overall seismic performance of this structure. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

局域大空间复杂体型高层结构整体模型振动台试验研究

本文采用模拟地震振动台试验方法对局域大空间复杂体型高层结构的动力特性、地震反应规律和开裂破坏模式等进行了系统研究,重点分析了地震作用下结构的扭转振动反应及其空间分布规律。研究结果表明:局域大空间对结构的动力学特性具有显著的影响,扭转振型可能成为结构一阶振型;在地震作用下,结构动力反应较大,且具有明显的局域及整体扭转振动,结构局域大空间部位的局部扭转反应可能大于结构顶部的总体扭转反应,易造成大空间部位主要抗侧构件发生扭转破坏。对于此类复杂体型结构,必须采取有效措施增加结构局域大空间部位的抗侧抗扭刚度,以确保结构满足抗震设防要求。     

钢筋混凝土巨型框架结构及附单向TMD装置的减震结构振动台试验研究

为了研究钢筋混凝土巨型框架结构体系的抗震性能及其地震作用损伤机理,设计制作1/25的缩尺模型,并设计加工了一套调谐质量阻尼器（TMD）装置安装在模型结构顶部,进行振动台试验,得到结构的动力特性和位移响应,并对比分析了TMD的减震效果。结果表明：当在峰值加速度为0.140g的地震波作用后（相当于原型7度多遇地震）,模型结构处在弹性工作状态,在峰值加速度为0.400g的地震波作用后（相当于原型7度基本烈度）,模型结构出现轻微破坏,在峰值加速度为0.880g的地震波作用后（相当于原型7度罕遇地震）,模型结构出现中等破坏,该原型结构可以满足抗震设计的要求;TMD装置具有较好的减震效果。     

承载开闭钢屋盖的预应力混凝土看台结构抗震性能研究

为了深入探索承载开闭钢屋盖的预应力混凝土看台结构的抗震性能,针对上海旗忠森林体育城网球中心开闭钢屋盖与预应力混凝土看台组成的结构体系,继振动台模型试验后,采用弹塑性有限元分析,对比研究了主振型为扭转的结构体系的反应特点、屋盖闭合与开启状态对预应力结构抗震性能的影响、闭环式倒锥台空间框架结构体系的弹塑性地震反应规律和破坏模式。研究发现:屋盖的不同状态影响结构的振动特性和地震反应;以扭转为主振型的闭环式看台结构在水平地震作用下的响应模式为平动形式;预应力看台结构罕遇地震后的整体性能良好;闭环式倒锥台空间框架构形限制了大震下结构的侧移,相对于平行式框架,能提高对重力荷载的抗倒塌能力。本研究增进了对有开闭屋盖的结构体系及闭环式框架结构体系的抗震性能认识,有助于这类结构的设计。     

8度区异形柱框架-剪力墙结构的振动台试验研究

为了对比异形柱框架-剪力墙结构与框架结构在抗震性能、破坏机理等方面的异同,探讨其在高烈度地震区的适用性,根据相同的背景情况设计制作了一个1/8比例的10层异形柱框架-剪力墙模型,进行了振动台试验。根据设计计算的结果和振动台试验中出现的现象及其分析,研究了计算方法的适用性、结构的总体抗震性能和破坏机制。指出该体系具有易于满足位移要求、在大震中以梁铰机制为主、抗倒塌能力强等特点;同时通过与框架结构破坏现象的对比,说明了这种体系可以有效地解决节点承载力问题,在高烈度区应用异形柱结构时应优先采用。     

法门寺合十舍利塔结构整体模型振动台试验研究

法门寺合十舍利塔为特殊的竖向倒转收进结构,主体结构为倾斜外挑内收的型钢混凝土筒体,沿高度在两处形成拐点,底层为框支转换层,顶部通过型钢混凝土桁架连接形成连体结构。为了研究其抗震性能,对其1/35整体模型进行了模拟地震振动台试验,测试了模型结构的动力特性及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇、8度罕遇水准地震作用下的加速度、位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,并根据试验结果,分析了原型结构的动力特性及地震反应。试验结果表明：模型结构第1、2、3阶振型频率分别为6.348Hz（平动）、6.836Hz（平动）和14.746Hz（整体扭转）,原型结构对应的前3阶振型周期分别为0.933s、0.866s、0.401s,扭转、平动周期比为0.43;在7度基本及7度罕遇水准地震作用下结构最大层间位移角分别为1/754和1/453,表明原型结构整体抗震性能较好,能够满足中震基本弹性、大震不倒的抗震设防要求。建议采取适当措施缓解4层楼板标高附近筒体墙身的应力集中,并进一步研究结构外挑端部及其上下楼层竖向反应及其与水平反应的耦联性。     

铰接中心支撑钢框架体系结构设计研究

在进行结构体系比较和振动台试验验证的基础上,确定了某大型电厂主厂房选用铰接中心支撑钢框架体系。对深化设计方案进行了地震响应的数值模拟研究。虽结构平面扭转和竖向质量分布均不规则,但考虑到多遇地震下没有构件屈服或失稳,且多遇、罕遇地震下的层间侧移角均满足规范要求,认为结构设计较为合理,可以满足"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防要求。同时也再次验证了只要设计合理,铰接中心支撑钢框架体系在8度抗震设防区仍可具有较好的抗震性能,高度也可以突破民用建筑12层的限制。最后给出了铰接中心支撑钢框架结构节点连接部分抗震设计的一些原则性建议。     

Shaking table tests and numerical analysis of an over-track multi-tower building

This article aims to investigate the seismic performance of a four-tower (frame-shear wall) building with a large frame podium at bottom sitting on a metro depot through shaking table test and numerical simulations. Technical problems generally exist in this type of buildings due to irregularity in elevation and plan, tower offset, and structural transfer. These problems bring challenges to engineers when analysing and predicting dynamic responses under earthquakes which is crucial for structural safety. To evaluate the seismic performance of the building, a comprehensive study which includes a shake table test of the scaled model and time history analyses using a finite-element model is conducted. The shake table test model is designed based on the similitude law with a 1:40 scale. The dynamic characteristics, cracking pattern, failure mechanism, as well as maximum acceleration and deformation response are investigated. The corresponding finite-element analysis shows a good agreement with experimental results. It is concluded that this type of building can achieve the predefined performance objectives with well-behaved transfer floors. Shear failure at weak story is considered as a main failure mode of the structure. The whipping effect of stories on the top of structure is remarkable. There is no severe damage in steel reinforced concrete beams. Finally, some design suggestions are also proposed to improve the seismic performance of this type of buildings.     

Dynamic characteristics and viscous dampers design for pile‐soil‐structure system

A series of large‐scale shaking table tests are conducted on tall buildings with and without energy dissipation devices on soft soils in pile group foundations, representing pile‐soil‐structure interaction (PSSI) system and the corresponding fixed‐base situations. The superstructure is a 12‐story reinforced concrete (RC) frame. The dynamic characteristics of the test models show that the frequencies decrease and the damping ratio increase in PSSI system by comparison with the fixed‐base structures. The mode shapes of PSSI system are different from that under fixed‐base condition, and the mode shapes of structure without dampers change greater than that with energy dissipation devices under various white noises. An improved method for structural dynamic characteristics, considering the impedance function of piles, is developed to address the issue of modal parameters with PSSI effect. In addition, the structural dynamic parameters of the large‐scale shaking table tests are identified using the modification method and other regulation methods, demonstrating that the improved approach is highly accurate and effective. Subsequently, a design procedure for viscous dampers of structures with PSSI effect is presented based on the dynamic characteristics of the system. Finally, the dynamic responses of the structure with viscous dampers in the practical engineering are decreased effectively, indicating the good performance of designed viscous dampers. The numerical results also show that the damping efficiency of interstory drift is larger than the acceleration and interstory shear force. Therefore, the improved modal parameters method, validated through a series large‐scale shaking table tests, is applicable for identifying dynamic characteristics of pile‐soil‐structure with energy dissipation devices system. The design procedure of viscous dampers, proved by a reinforced concrete frame structure located on a practical Shanghai soft site, can be employed to design the viscous dampers considering seismic PSSI effect.     

设置水平接地构件的掉层RC框架#br# 结构振动台试验研究

在山地掉层结构的实际设计中是否应建议设置水平接地构件是一个具有争议的问题。基于岩质地基的前提,设计和制作设置水平接地楼盖与未设置水平接地楼盖的6层1/8掉层RC框架结构模型各一个并进行振动台试验。对两模型的试验宏观现象及频率、振型曲线、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转响应等进行对比研究。结果表明：水平接地构件的设置加强结构顺、横坡向的刚度,显著改变结构的振型曲线;水平接地构件所在楼层的加速度放大系数受到限制,且相邻下层的加速度放大系数随地震强度增加而增大;两模型顺、横坡向变形规律不同且水平接地构件的设置大大减弱结构的扭转效应;设置水平接地构件的模型整体破坏相对轻些,且未发生显著的损伤转移。