超长框架结构温度作用研究

针对超长混凝土结构的特点,给出结构温度效应计算时最大正、负温差取值方法建议,分别对施工阶段与正常使用阶段进行验算。建立了多层框架结构温度计算简化模型,研究温度内力沿结构竖向的变化规律。将桩基础作为具有水平刚度与转动刚度的弹簧,考虑基础刚度对结构底层抗侧刚度的影响。结合多层超长框架结构算例,分析了基础刚度与设防烈度对结构变形、楼板应力、框架梁和框架柱内力的影响。计算结果表明：在温度作用下,结构中部楼板应力分布较为均匀,端部楼板应力变化较大,楼板最大应力发生在框架柱周边;框架梁轴力分布中间大、两端小,框架柱内力由外向内逐渐减小;对于多层超长框架结构,首层结构由温度作用引起的变形与内力最大,2层及以上各层结构的温度效应迅速减小;柱底嵌固条件对温度效应影响显著,随着基础刚度增大,对框架柱的约束程度逐渐提高,温度作用产生的内力增大,层间位移角减小;随着抗震设防烈度提高,竖向构件截面尺寸与结构侧向刚度随之增大,温度效应逐渐增强。     

超限高层建筑大悬挑楼层结构设计

深圳留仙洞总部基地A塔楼为带复杂单边大悬挑的超限高层建筑。根据本工程不规则性,采用基于性能的抗震设计方法对结构进行了可行性分析。针对单边大悬挑结构进行了专项分析,具体包括:悬挑结构楼板刚度对悬挑桁架的影响,悬挑桁架对主塔楼结构的影响,悬挑部分楼板应力分析,大悬挑桁架关键节点分析,悬挑桁架不同施工方案分析,小跨度悬挑结构方案比选等。通过分析得到了在不同作用工况和施工方案下悬挑结构混凝土楼板、桁架杆件和关键节点的受力和变形以及悬挑结构对主塔楼结构构件受力的影响规律。根据分析结果,为减小楼板应力,悬挑楼板采取了后浇带和组合楼板栓钉包裹低弹性模量材料等措施。为减小悬挑结构的杆件受力和控制竖向变形,给出了大悬挑结构和空腹桁架合理的施工方案。     

水平荷载作用下交错桁架结构的内力和侧移计算

本文通过对交错桁架结构在水平荷载作用下受力特点的分析,把结构中的楼板等效于与横向框架铰接的刚性链杆,建立了构件内力、层间侧移和楼层侧移计算的平面协同分析模型。通过对结构中柱子和竖向腹杆的受力分析,给出了交错桁架结构中柱子和竖向腹杆侧移刚度的力学计算模型和计算公式。根据水平荷载作用下桁架中远离空腹节间的弦杆弯矩较小的特点,假定桁架弦杆只在空腹节间和与其相邻的节间存在弯矩,给出了桁架侧移刚度的力学计算模型和计算公式。在楼板刚度无穷大假定的基础上,运用同一楼层水平侧移相等这一条件,提出了考虑柱子轴向变形影响的刚性链杆中轴力、构件内力、层间侧移和楼层侧移的计算方法。实例分析结果表明,本文方法简单实用,与ANSYS分析结果接近。     

非对称复杂连体结构抗震性能与变形差控制实例研究

以某电厂复杂钢筋混凝土高位汽机厂房和钢结构锅炉厂房构成的非对称复杂连体结构为实例开展抗震性能与变形差控制研究。采用自主开发的COMPONA-MARC三维非线性有限元程序进行弹塑性时程分析,针对单体结构和连体结构的动力特性、弹塑性时程响应、关键构件受力特征和关键层位移差控制指标等进行了详细讨论。结果表明：连体厂房结构可满足规范抗震性能要求和关键层变形差限值的管道设备功能需求;楼板大开洞将引起周围构件横向弯矩显著增大;连体结构一阶振型呈现出与单体结构明显不同的扭转效应,导致部分无楼板约束构件承受较大扭矩;采用分布式单层钢桁架作为厂房间连接构件能有效控制关键层位移差,但会使相邻的主体结构构件承担较大横向弯矩;连接桁架应尽量靠近位移差控制楼层且布置高度均匀,从而减小扭转引起的连接桁架端部杆件受力集中;位移差指标对连接桁架杆件刚度和连接形式不敏感,因此,建议在满足连接杆件承载力和稳定性前提下减小截面尺寸,采用铰接方式,以削弱对主体结构相关构件的影响。     

超限高层建筑大悬挑楼层结构设计

华深圳留仙洞总部基地A塔楼为带复杂单边大悬挑的超限高层建筑。根据本工程不规则性,采用基于性能的抗震设计方法对结构进行了可行性分析。针对单边大悬挑结构进行了专项分析,这些分析包括:悬挑结构楼板刚度对悬挑桁架的影响,悬挑桁架对主塔楼结构的影响;悬挑部分楼板应力分析,大悬挑桁架关键节点分析,悬挑桁架不同施工方案分析,小跨度悬挑结构方案比选等。通过分析得到了在不同作用工况和施工方案下悬挑结构混凝土楼板、桁架杆件和关键节点的受力和变形以及悬挑结构对主塔楼结构构件受力的影响规律。根据分析结果,为减小楼板应力,悬挑楼板采取了后浇带和组合楼板栓钉包裹低弹性模量材料等措施;为减小悬挑结构的杆件受力和控制竖向变、形,给出了大悬挑结构和空腹桁架合理的施工方案。     

顶部现浇板对装配式多层混凝土框架结构抗侧协调的影响

为适当减少多层规则混凝土框架结构全装配楼板的抗剪键数量,提出对采用全装配楼板的多层混凝土框架结构在其高度80%以上的楼层设置现浇板(刚性隔板),以较经济地实现多层规侧框架结构整体抗侧变形协调。采用振型反解反应谱法,分别计算分析不同层数和不同楼板布置形式多层混凝土框架结构对比模型的框架柱侧向剪力和位移,结果表明多层规则混凝土框架结构顶部设置现浇板能较好地实现框架结构整体抗侧变形协调;多层规则混凝土框架结构顶部设置刚性隔板导致结构顶部边榀框架柱剪力较大,结构底层边榀框架柱剪力较小的特征。     

世茂深坑酒店钢结构设计

系统介绍了世茂深坑酒店的钢结构设计,着重阐述了该结构的关键节点设计,对酒店钢结构框架进行了施工过程分析.结果表明:结构上端有很强的约束,刚度较大,宜选取延性较好的钢框架-支撑结构；楼板刚度对结构构件受力有显著影响,构件设计时须取不同楼板刚度计算模型下的包络结果；采用带肋钢铺板组合楼板可有效解决混凝土板受拉问题.     

周边支承钢屋盖滑移施工附加应力与变形控制研究

周边支承钢屋盖采用滑移施工工艺时,由于施工阶段结构支承条件与设计状态不一致,成型后结构的整体变形和杆件附加应力较大。以某体育馆为例,运用有限元软件进行不同滑移施工过程仿真模拟,对比分析边界约束条件、轨道布置、局部回顶等因素对周边支承结构受力成型的影响。发现滑靴处边界约束水平摩擦力和竖向约束刚度对结构整体力学响应影响较弱;设置短滑轨对减小跨中位移作用有限,可一定程度减小杆件附加应力和次桁架安装初始缺陷;采用局部回顶能明显减小结构竖向位移和杆件附加应力,解决支座安装问题;此外,在整个滑移过程中,竖向变形最大位置出现在南侧第1榀滑移单元端部,高附加应力比杆件也呈现由南向北侧拼装平台递减的规律,实际施工中需严密监控第1榀滑移桁架。     

某40米大跨度连廊结构设计与分析

重庆市某工程园区主入口处设置一40m大跨度连廊,连廊高度3.28m,跨高比12.2,连廊底部距地面高度15m。连廊采用钢结构桁架的形式铰接支承于两端柱顶。沿纵向设置4榀主桁架及1榀封边桁架。沿横向设置7榀次桁架。采用MIDAS GEN软件对连廊的整体刚度、构件强度进行了计算,其中着重分析了封边钢梁受力、连廊楼板轴向应力、连廊节点应力、连廊舒适度等。计算结果表明,封边钢梁及混凝土楼板会随主桁架整体变形,共同受力,设计需针对性地采取构造措施;节点处会存在一定的应力集中现象,并非均匀受力;连廊自振频率接近或低于3Hz时,在人行激励下可能会产生共振现象,应对连廊加速度时程响应做详细分析,峰值加速度满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)的要求。     

多层大悬挑钢结构施工全过程仿真分析研究

内蒙古伊旗全民健身体育中心工程上部结构采用多层大悬挑结构。大悬挑桁架根部应力高度集中,是结构的关键部位;位于悬挑桁架上弦处的楼板受拉、下弦处的楼板受压,楼板浇筑时机对结构体系受力、楼板本身受力状态有非常大的影响。采用Midas/Gen软件建立有限元模型,通过单元的“激活”与“钝化”建立施工过程的力学模型,对主体结构的施工安装过程、楼板刚度形成次序及关键构件安装次序进行计算模拟,分析了施工过程中结构内力变化及变形,得到了最佳施工安装方案。该方案在临时支撑部分卸载后安装悬挑根部构件,使关键构件内力得到优化,有效解决悬挑根部应力集中问题;在临时支撑完全卸载后浇筑桁架上弦处楼板,有效地减小了位于桁架上弦处混凝土楼板的拉力。     

超高层钢结构中桁架层下连次柱施工技术

对超高层巨型框架结构桁架层下连次柱的施工技术进行介绍。通过在次柱施工过程中采用专门设计的临时支撑系统,合理地安排施工顺序,控制加载程序和实施结构变形监测等一系列手段,保证了上部桁架结构在加载完成之前可自由变形,整个巨型结构体系能够按照设想的分工协作方式进行传力,从而实现了巨型框架结构体系中结构的水平荷载与竖向荷载主要由巨柱和桁架组成的巨型结构承担,次柱只承受本层竖向荷载或者上部传递的少量竖向荷载的目的。     

超高层钢结构中桁架层下连次柱施工技术

介绍一种超高层巨型框架结构桁架层下连次柱的施工技术。通过在次柱施工过程中,采用专门设计的临时支撑系统,合理安排施工顺序,控制加载程序和实施结构变形监测等一系列手段,保证上部桁架结构在加载完成之前可自由变形,整个巨型结构体系能够按照设想的分工协作方式进行传力,从而实现巨型框架结构体系中结构的水平荷载与竖向荷载主要由巨柱和桁架组成的巨型结构承担,次柱只承受本层竖向荷载或者上部传递的少数竖向荷载的目的。     

异形柱框架结构中支撑与填充墙作用的对比研究

根据异形柱纯框架、异形柱框 桁架和异形柱填充墙框架的低周反复试验结果 ,对比了三种结构形式在承载能力、抗侧刚度以及耗能方面的差异 ,并分析了支撑和填充墙对框架的作用 ,及其作用的变化过程     

循环荷载作用下空腹式交错桁架钢结构抗震性能试验研究

为研究空腹式交错桁架结构体系的抗震性能,进行了1个5层空腹式交错桁架钢结构1/3缩尺模型试验,研究了该结构体系在循环荷载作用下的抗震性能和破坏机理,并从滞回性能、刚度退化、结构延性、耗能能力及破坏模式等方面评价该结构体系的抗震性能。试验及分析结果表明:该结构具有承载能力高、变形能力较强、耗能能力好等优点,但其侧向刚度偏弱,各层层间位移延性角差别较大,结构沿高度方向侧向刚度分布不均匀。应力测试结果表明,该结构塑性铰开始形成于桁架腹杆,然后是桁架弦杆,最后在柱中形成塑性铰,地震能量主要通过桁架耗散,其破坏属于梁铰机制,满足强柱弱梁的抗震要求。     

混合式交错桁架体系在循环荷载下的非线性分析

对交错桁架结构抗震性能的研究很少。采用壳单元和梁单元相结合的三维非线性有限元分析模型,分析了一个混合式交错桁架结构在循环荷载作用下的性能,与试验结果比较表明,此计算模型精确、高效。对此模型进行了循环荷载下的滞回性能分析。结果表明,该结构体系具有较好的耗能能力和抗震性能。     

郑州奥体中心体育场钢结构设计研究

郑州奥体中心体育场为6万座大型体育场,体育场屋盖钢结构南北向约为291.5 m,东西向约为311.6 m,最大悬挑长54.1 m。屋盖钢结构由全球悬挑长度最大的大开口车辐式索承网格结构、双层网架、平面桁架和我国跨度最大的弧形三角形巨型桁架连廊4个部分组成。针对大开口车辐式索承网格结构,通过对静力性能的8项主要影响因素进行参数分析,获得优化的结构方案;借助几何和材料双非线性全过程分析确定内环杆为结构的稳定敏感区;结合屋面体型考虑极端气候下积雪的不利工况以保证结构的安全性;采用拆除构件法研究了结构抗连续倒塌的能力。针对三角形巨型桁架结构,采用三角形桁架上弦、双层网架下弦、内侧单层腹杆、外侧双层腹杆的布置,形成了中间开敞空间,满足建筑使用要求;采用多种工况综合考察巨型桁架的人致振动,设置调频质量阻尼器(TMD)实现有效减振。考虑施工过程时变的影响,结合BIM技术,形成了设计施工一体化技术。采用总装模型分析体育场钢结构的抗震性能,研究表明钢结构在多遇地震和设防地震作用下能保持弹性,在罕遇地震作用下可达到不屈服的性能目标,具有良好的抗震性能。     

虹口大酒店裙楼抽柱改造方案比选

针对虹口大酒店裙楼框架结构抽柱改造工程,提出转换梁、空腹桁架结构和桁架结构3种改造方案。对3种方案进行了结构内力对比分析,结果表明,桁架结构方案受力比较合理;同时后加结构与原结构连接构造容易满足,便于施工。可供类似大跨度、大荷载抽柱改造工程参考。     

钢管桁架输煤栈桥设计

论述了钢管空心球桁架输煤栈桥的布置、计算模型、设计思路和方法，对钢管杵架栈桥结构的计算进行了分析，并从承垂桁架构件设计、风撑桁架构件设计、封闭刚架构件设计、栈桥结构节点设计几方面介绍了钢管桁架栈桥结构各部分构件的具体设计方法，同时提出了在设计中应特别注意的问题。     

钢管桁架屋盖结构的静力性能分析

通过考虑7种不同的荷载工况组合,对某体育馆的钢管桁架屋盖结构进行静力性能分析,从而得到了结构杆件的内力分布、支座反力及整体结构的变形情况。针对拱桁架和立体桁架的连接方式分别为铰接和固接,对其受力性能进行了比较,可为结构选型、构件截面设计提供参考。     

鄂尔多斯某体育馆屋盖钢桁架结构设计

鄂尔多斯某学校体育馆下部为钢筋混凝土框架结构,屋盖采用倒三角形立体桁架,最大跨度53.4m,最大悬挑10.5m。屋盖网格建立采用桁架上、下弦精确拟合建筑曲面造型,大大减小了檩条次结构拟合建筑曲面的难度;采用3D3S软件建立含下部混凝土结构的整体有限元模型,针对结构主要荷载组合进行分析。结果表明,结构刚度和杆件强度均满足规范要求。此外,还介绍桁架支座的布置和详细构造,可供同类工程参考。