梭形超高层筒中筒结构的受力特性分析

拟建于上海的某超高层建筑,立面造型为梭形,结构体系采用了筒中筒结构,根据其特殊的建筑造型,外筒采取了斜柱方案。分析表明,翼框柱的倾斜可以改变结构的侧向刚度和楼层内力的分布,内筒和外筒的腹板框架承担了更大的层内力;结构上部的刚度增加,下部的刚度减小。建议在结构底部适当提高核心筒混凝土墙中钢骨的含骨率,并且把外筒钢柱改成型钢混凝土柱,以提高结构的刚度、承载力和延性。     

大连中国石油大厦结构方案优化设计

大连中国石油大厦结构内筒为钢筋混凝土筒体,结构外框地下4层至2层为框架,3层至45层为交叉桁架筒体,属超高层复杂结构。对钢结构外筒-钢筋混凝土内筒、钢筋混凝土外筒-钢筋混凝土内筒、钢管混凝土外筒-钢筋混凝土内筒、钢结构外筒-钢结构内筒(钢框架+内藏钢板支撑混凝土剪力墙筒体)、混合外筒(10层以下为钢管混凝土,其他为钢结构)-钢筋混凝土内筒5种结构体系形式进行了分析。分析结果表明,由于外筒具有很强的抗侧刚度,因此在设计中为强度控制而非变形控制。5种结构体系形式中,混合外筒-钢筋混凝土内筒结构体系形式的受力性能和经济性能最优越。针对混合外筒-钢筋混凝土内筒结构体系形式进行了结构质量分布偏心影响分析、结构抗倒塌能力分析、结构延性分析等方面的研究。研究结果表明,交叉桁架外筒-钢筋混凝土内筒结构体系具有很好的抗侧和抗扭刚度,抗倒塌性能优越;但水平地震作用下外筒桁架斜柱以受轴力为主,结构整体延性稍差,若外筒边缘杆件采用抑制屈曲支撑代替     

复杂钢管结构电视塔塔柱拼接形式研究

河南省广播电视发射塔为高388m的综合性钢结构电视塔，其外塔柱节点间直线段长度达48m，为了满足热浸锌防腐、运输、吊装等工艺要求，必须对其进行分段，在施工现场进行外塔柱拼接，且拼接节点要求抗弯刚度连续。目前钢柱拼接对H形截面柱可采用高强螺栓抗剪连接和全熔透坡口对接焊，但对于箱形截面柱和管形截面柱采用的都是全熔透坡口对接焊拼接方法。为了不破坏热浸锌防腐蚀层，提高施工质量和施工速度，希望能够采用工厂焊接，现场螺栓法兰连接的施工方法。在以往钢塔设计中，法兰连接作为部分刚性连接，不要求其抗弯刚度的连续性，而只要求其受力性能满足设计荷载要求。采用高强螺栓摩擦型连接的法兰来保证河南省广播电视发射塔外塔柱承载力和抗弯刚度的连续性，并通过构件的缩尺加载试验进行验证，说明了该拼接节点的合理性和施工的可行性。     

竖向荷载作用下高层建筑斜交网格筒结构外鼓侧移研究

高层建筑斜交网格筒是一种新型的高层建筑结构,其主要受力构件是斜向交叉的柱。在竖向荷载作用下,斜交网格筒结构的受力与变形特点有异于传统的正交结构。通过有限元分析发现,斜交网格筒结构在竖向荷载作用下会发生外鼓而传统正交结构无外鼓。同时,采用有限元方法对竖向荷载作用下斜交网格筒的外鼓进行了变化参数分析,总结出了影响斜交网格筒结构外鼓的主要因素,进而提出了减小外鼓侧移的工程措施。     

天津响螺湾超高层结构设计

首次将六边形网格结构应用于高度达358m的天津响螺湾超高层建筑作为其结构外网筒。深入研究这种新颖结构的工作性能与特点,扬长避短,是实现整体结构安全、合理、经济的关键。针对六边形网格结构抗竖向荷载性能较差,抗水平荷载性能较好的特点,采取如下重要结构设计关键技术:内外筒连接的楼盖钢梁两端铰接,不设伸臂加强层,以适应竖向荷载下内外筒的竖向变形差异,减小外筒承担的倾覆弯矩;网筒水平横梁截面小于斜柱;角部斜柱倾角减小;引入六边形网筒梁柱节点的有效刚度和钢梁连接楼板的栓钉的有效刚度;采用专门施工措施消除中部结构自重向角部转移。     

深圳罗湖商务大厦结构修改设计

本文介绍了主体高达170多米的罗湖商务大厦结构的修改设计。为了满足建设方的要求和建筑布局的需要,我们通过结合建筑避难层设计刚性加强层来减小结构水平位移的办法,使原设计的密柱框架-筒体结构体系改为了稀柱框架-筒体结构体系。同时,标准层楼盖由普通梁板结构改为后张无粘结部分预应力楼盖;17层以下框架柱采用了型钢混凝土柱。整体经济指标与原设计相当。     

贵阳201大厦结构体系研究

为满足建筑新颖而有特色的造型,贵阳201大厦采用支撑筒悬挂结构体系,分为主结构、子结构和悬挂桁架体系三部分。主结构为由12根钢管混凝土柱和偏心支撑组成的支撑筒;子结构为钢框架结构;悬挂桁架体系沿高度分3段设置,每段子结构设置6榀受力自平衡的悬挂桁架。分析表明:该结构体系各项相关参数满足规范要求;除因悬挂带来平面外挑和收进不规则外,其余各项均规则;风荷载作用下结构顶点加速度符合高钢规限值要求。稳定分析表明结构不会发生整体失稳。悬挂桁架节点分析表明在风荷载和罕遇地震作用不利工况下节点仍处于弹性受力状态,且悬挂桁架不会发生失稳。     

高层斜交网格筒结构受力层间位移的计算及其应用

推导了斜交网格筒结构单元体的抗剪刚度、抗弯刚度以及竖向刚度的计算公式。通过连续化变形分析方法，给出了该类结构在三种典型荷载作用下的水平位移简化方法及其等效抗侧刚度。分析了结构体系的层间位移组成，给出了受力层间位移在弹性和弹塑性阶段的简化计算方法。采用PERFOR-3D软件分析了该类结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度的变化规律，并进行了参数分析。结果表明：斜交网格筒结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度方向均呈现先增大后减小的趋势；层间位移和受力层间位移最大值所在位置不同，且受力层间位移随楼层高度增加，其所占的比例逐渐下降，最大比例约为80%，建议同时考虑受力层间位移角和层间位移角作为该类结构的变形控制指标。斜柱角度、斜柱截面、主环梁跨数以及结构高宽比均对结构的层间位移有较大影响；而对于受力层间位移，斜柱角度和斜柱截面对其影响较大，主环梁跨数以及结构高宽比对其影响较小。     

预应力砼塔筒截面刚度降低系数与预应力度的关系

在预应力混凝土塔筒的挠度和裂缝宽度计算中 ,截面的刚度是必不可少的基本资料。虽然我国《混凝土结构设计规范》给出了截面刚度的计算公式 ,但由于其形式复杂 ,原高耸结构设计规范没有采用 ,而是给出了一个适用于普通钢筋混凝土塔筒的刚度降低系数。为了适应预应力高耸结构变形和裂缝宽度计算的需要 ,本文在混凝土结构设计规范公式的基础上 ,提出了利用预应力度来求解截面刚度降低系数的简单方法。由混凝土结构设计规范给出的公式可以看出 ,刚度降低系数与预应力、外荷载及截面配筋率等很多因素有关。而预应力度是一个把外荷载和预应力及截面配筋率联系起来的量 ,因此本文利用了预应力度的这个特点 ,通过选取承受不同荷载的各种塔筒截面 ,计算其在不同预应力度配筋情况下的刚度降低系数值。根据计算的结果 ,分析了预应力塔筒截面刚度降低系数随预应力度的变化趋势 ,并拟合出刚度降低系数与预应力度之间的关系曲线和计算公式。为预应力高耸结构的设计计算提供了参考。     

框架-偏置筒体——成都国金中心四号塔楼结构设计

成都国金中心四号酒店及住宅大楼地上51层,总高198 m,建筑的高宽比8.83,筒体高宽比18.7,采用了框架-偏置筒体结构体系.筒体外侧剪力墙内,通过布置型钢暗柱,满足了筒体加强区罕遇地震不屈服的性能化要求,并增强了筒体的延性;通过合理布置框架柱,有效满足了建筑对室内净高和结构对侧向刚度的综合要求;框架柱中设置型钢,...     

钢结构电视塔结构形式合理性研究

本文详细介绍了钢结构广播电视塔的主要结构形式，分析了结构选型与钢塔使用功能、建筑外形、受力特性及施工工艺等方面的关系，提出了合理地进行钢结构电视塔设计的一般原则。     

钢管填充混凝土对内外法兰节点抗弯承载力特性影响研究

特大型钢管结构(如大跨越输电铁塔等)主材内力及直径均非常大,钢管接长后采用传统刚性法兰连接不能满足承载力要求且不经济。在钢管内外侧均设置连接螺栓,形成钢管内外法兰。并针对钢管填充混凝土与否,设计并制作钢管内外法兰及钢管混凝土内外法兰试件,开展2种内外法兰抗弯承载力性能试验、有限元模拟分析和抗弯旋转轴计算理论研究,考察其承载力特性、传力机理及旋转轴位置。分析加载过程中连接螺栓、钢管及混凝土应变的发展情况,得到法兰啮合面旋转轴位置及内外螺栓内力分布规律。研究表明,钢管混凝土内外法兰受弯时可以避免钢管发生局部屈曲,提高了法兰节点整体抗弯刚度;且随着荷载的增大,法兰板张开,混凝土开裂,螺栓发生颈缩破坏。钢管内外法兰及钢管混凝土内外法兰抗弯承载力设计时,连接螺栓旋转轴位置分别可取距离管中心0.6R,0.8R(R为钢管半径)。     

广州珠江新城西塔主塔楼环向预应力拉索施工技术

广州珠江新城西塔主塔楼外筒采用新型斜交网格柱体系,为改善结构整体受力性能,在外筒节点层处设置闭合的环向预应力索箍.考虑到环向预应力拉索体系具有索体较重、索长较长、索力较大、布置位置较高等特点和难点,确定了适合本工程的预应力拉索总体施工流程,介绍拉索安装和张拉的技术要点,并重点提出拉索张拉的基本原则、顺序和索力控制程序等.实践结果证明本施工方案的可行性.     

方形复合不锈钢管混凝土柱滞回性能研究

方形复合不锈钢管混凝土柱是一种新型组合构件,具有广阔应用前景,为研究其滞回性能,以轴压比(005、03和06)、内外管尺寸比(042和067)、柱类型(复合不锈钢管混凝土、中空夹层不锈钢管混凝土、不锈钢管混凝土)为主要参数进行8个压弯试件在往复荷载作用下的试验研究,建立方形复合不锈钢管混凝土柱滞回性能分析的有限元模型,考察各参数对侧向荷载 位移骨架线的影响规律。研究结果表明：方形复合不锈钢管混凝土柱的滞回曲线较为饱满,且比中空夹层不锈钢管混凝土柱和不锈钢管混凝土柱具有更高的极限承载力、延性和塑性耗能能力。随着外管屈服强度、夹层混凝土抗压强度的增加或者外管宽厚比、轴压比、长细比的减小,方形复合不锈钢管混凝土柱极限承载力显著增加,随着内外管尺寸比的增加或者内管径厚比的减小,极限承载力有所增加,但增加幅度不大。多数情况下,方形复合不锈钢管混凝土比复合普通钢管混凝土极限承载力高2%～20%。     

钢管混凝土叠合柱轴压性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱轴压性能,基于合理的钢材和混凝土本构关系模型,采用纤维模型法和有限元法分析方法计算叠合柱轴压荷载-变形关系曲线。将理论计算结果与试验结果进行对比,验证了理论分析模型的正确性。在此基础上,对叠合柱的破坏模态、轴向荷载分配以及组成钢管混凝土叠合柱的外围钢筋混凝土、钢管和钢管内部混凝土之间相互作用等进行分析,提出了叠合柱的轴压承载力简化计算式,简化计算结果与试验结果吻合较好。为保证外围钢筋混凝土和内部钢管混凝土较好地协同工作,建议外围钢筋混凝土中箍筋的约束指标与内部钢管混凝土的约束效应系数比值不应小于0.188。     

内钢板中空方形钢管混凝土叠合柱轴压力学性能研究

为研究中内钢板中空方形钢管混凝土（CFST）叠合柱的轴压力学性能,以内钢板与钢管的强度和壁厚为参数对8个叠合短柱进行轴压试验,以截面尺寸、钢管内外混凝土强度、钢材强度、纵筋与钢管用钢量分配为参数对81个叠合短柱进行有限元分析,对典型构件受力全过程、各部分接触作用以及承载力进行研究。在美国结构设计规范ANSI/AISC 360-16、欧洲钢结构设计规范BS EN 1994-1-1、GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》和T/CECS 663—2020《钢管混凝土加劲混合结构技术规程》的组合柱承载力计算公式中增加内钢板承载力项,得到内钢板中空方形CFST叠合构件的轴压承载力计算式。结果表明：轴压荷载作用下,内钢板中空方形CFST叠合柱钢管外混凝土、内钢板、钢管、纵筋以及核心混凝土能协同工作;内钢板强度与壁厚对构件承载力、延性和刚度影响均较小;截面尺寸和混凝土强度对构件承载力贡献最大,但构件延性随着混凝土强度的增大而降低。在T/CECS 663—2020和ANSI/AISC 360-16的组合柱承载力计算公式中增加内钢板贡献项计算得到的承载力值与试验和有限元结果最为接近。     

钢管混凝土核心柱预应力梁框架节点试验研究

通过5个框架节点的试验,研究节点的破坏形态、延性、滞回特性及抗剪切性能。试验结果表明,所提出的钢管混凝土核心柱预应力梁框架节点设计方法是可靠的,该节点形式具有很好的延性和能量耗散能力,由于柱为钢管混凝土核心柱,大大提高了节点核心区的抗剪承载力。     

Analysis on axial compressive performance of embedded circular steel tube totally-recycle concrete composite columns

为研究全再生混凝土柱内配钢管后的轴压力学性能,设计5个内置钢管全再生混凝土组合柱试件和3个对比试件进行试验,分析体积配箍率和钢管面积比对试件承载力、延性和损伤性能的影响规律以及内配钢管后的组合效应。研究表明：钢管混凝土柱达到峰值荷载时刻滞后于中空钢筋混凝土柱,即在管外混凝土达到极限状态后,核心钢管混凝土逐渐发挥作用;随着体积配箍率的增加,组合柱的承载力和延性整体呈增长趋势,累积损伤增长变慢;提高钢管面积比,组合柱承载力降低,延性增强,提前进入损伤状态,但后期损伤发展缓慢;CECS 188:2005的计算结果与试验结果吻合良好,该规程可用于内置钢管全再生混凝土组合柱轴压承载力设计。     

Experimental and numerical investigations on large-section rectangular CFT columns with distributive beam under axial compression

In order to improve the co-working performance between the core concrete and steel tube for large-section rectangular concrete-filled steel tubular (LSCFT) columns when a vertical load is directly applied to the steel tube, a distributive beam is proposed as a load transferring measure. Four scaled LSCFT column specimens with different details were tested under axial compression to investigate the mechanical behavior and load transferring mechanism of the LSCFT columns with a distributive beam. The experimental results indicated that the bearing capacity of the LSCFT columns without a distributive beam was close to the yield capacity of the steel tube and the load shared by the core concrete was negligible. In contrast, the specimen with a distributive beam and inner stiffeners could bear a much higher load. In addition, refined nonlinear finite element models were developed to further analyze the load-transferring mechanism of LSCFT columns with different details. The numerical results showed that the ultimate load of the specimen with a distributive beam and inner stiffeners was much closer to the theoretical value calculated from Chinese code CECS159:2004. Setting a distributive beam and inner stiffeners simultaneously in LSCFT columns could ensure the cooperation between the core concrete and steel tube.     

盱眙淮河明珠塔塔柱整体稳定性分析

盱眙淮河明珠塔是采用钢结构空间结构体系,内外筒的连接靠水平、斜向支撑和混凝土板的共同作用形成。整个结构中部直径最宽,顶部和底部变细,使结构外筒稳定性变得较为复杂。而且,除塔底部、中部、顶部的功能层有较好的结构支撑和连接外,其他部分的连接相对比较薄弱。尤其是底部和中部之间的透空段,高度大、荷载大,因此这一段的群柱稳定性成为控制结构安全的重要因素之一。本文对该段结构进行了整体稳定性屈曲分析研究。同时也考虑了几何非线性对结构整体稳定性的影响。