某超高层钢管混凝土柱——伸臂桁架节点分析

某61层框架—核心筒结构超高层建筑,主体结构形式为钢管混凝土框架—伸臂桁架—钢筋混凝土核心筒。研究了伸臂桁架、带状桁架与钢管混凝土框架柱连接节点的最不利工况,对其进行设计,并采用ANSYS分析了其受力特点,结果表明加强环对节点的约束效应明显,焊缝是控制节点强度的主要因素。     

超高层建筑伸臂桁架-核心筒剪力墙节点杆系计算模型

基于超高层建筑通常采用的巨柱框架-伸臂桁架-核心筒结构体系中伸臂桁架与核心筒剪力墙连接节点的重要性,针对伸臂桁架斜腹杆在节点处直接与墙两侧外包钢板相连的外包钢板节点形式提出全杆系简化模型和设计方法。利用有限元分析软件MSC.MARC(2010)建立该节点的数值模型,并分析确定模型的边界范围。提出考虑混凝土开裂的全杆系简化模型,并通过数值模型进行验证。分析剪力墙开洞对节点受力性能的影响并给出节点的设计方法。研究结果表明：外包钢板节点在承受拉力作用时较为不利,是该类节点的控制工况;数值模型能够较准确地模拟外包钢板的应力发展规律;全杆系简化模型简便易行且具有较高精度,在荷载水平较大时能够较准确地估计整个节点的刚度及内力分配,在荷载水平较低时可给出偏于安全的结果;连梁分担轴力比例主要由洞口高度决定,近似呈线性关系。本文研究可为该类伸臂桁架-核心筒剪力墙节点在工程中的应用提供参考。     

海口双子塔-南塔核心筒设计与研究

为了提高结构抗震性能,海口双子塔-南塔核心筒在底部范围、伸臂桁架相关范围、顶部范围采用钢板混凝土剪力墙,探讨了型钢钢板对核心筒剪力墙的影响,伸臂桁架设置位置对墙肢拉应力的影响。通过对结构进行地震作用下的等效弹性分析,确定剪力墙墙肢内的型钢截面尺寸、钢板截面尺寸及配筋面积;通过对结构进行动力弹塑性时程分析,研究在罕遇地震作用下的剪力墙塑性损伤、剪力墙内型钢与钢筋的应力状态。结果表明,钢板混凝土剪力墙与普通混凝土剪力墙相比,墙肢厚度减小,墙肢拉应力满足要求;设置伸臂桁架能有效降低底部墙肢拉应力;在罕遇地震作用下墙体边缘构件型钢和纵筋、钢板均为弹性状态,部分连梁钢板达到屈服,连梁纵筋接近屈服。配置了型钢和钢板的剪力墙满足各项设计要求。     

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。     

广州东塔内嵌双层钢板高强混凝土组合剪力墙的设计与施工

广州东塔采用带伸臂桁架的巨型框架-核心筒体系,为满足建筑功能和抗震性能的要求,核心筒外墙采用了强度等级高达C80的内嵌双层钢板混凝土组合剪力墙。钢板混凝土组合剪力墙极限承载力高,延性好,耗能能力强,抗震性能优异,在超高层建筑结构中应用前景广阔。着重介绍内嵌双层钢板混凝土组合剪力墙的设计考虑和施工要点,包括承载力计算、构造措施、典型连接节点、钢板分段与吊装、裂缝控制等。计算结果表明,各项指标能满足建筑功能需求和结构抗侧刚度、承载力的要求。     

武汉中心塔楼结构设计

武汉中心塔楼为巨柱框架-核心筒-伸臂桁架体系的超高层结构,框架柱采用了大直径钢管混凝土柱,底部核心筒为内置钢板组合剪力墙。对该工程结构的特点进行了阐述,介绍了其抗震超限设计的主要措施;对大直径钢管柱及梁柱节点、伸臂桁架伸入核心筒节点等关键部位的做法进行了探索;最后对利用施工顺序优化主动控制结构内力分布的设计方法进行了尝试。     

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。     

武汉中心伸臂桁架-核心筒剪力墙节点抗震性能试验研究

结合武汉中心超高层结构设计,对伸臂桁架-核心筒剪力墙节点进行拟静力试验。节点按构造分为钢板外包式和钢板内嵌式两种,通过对两类试件进行低周往复试验,对节点的承载力、刚度、延性和耗能能力进行分析,结果表明,试验采用的两种不同构造形式的伸臂桁架-核心筒剪力墙节点均具有良好的承载能力、延性和耗能能力,抗震性能优越。同时,对两种节点构造从施工工艺、破坏模式及混凝土裂缝开展情况等方面进行对比,结果表明,外包钢板构造优于内嵌钢板构造,其施工更为便捷,稳定承载力更高,混凝土剪力墙裂缝较少。本文研究成果为武汉中心超高层建筑结构加强层设计提供重要依据,可为伸臂桁架-核心筒剪力墙节点在超高层建筑结构中的应用提供参考。     

上海中心大厦伸臂桁架与巨柱和核心筒连接的静力性能试验研究

超高层框架-核心筒结构体系中,伸臂桁架连接着外围巨柱框架与内部核心筒,需传递巨大内力,其连接构造、传力机制等非常复杂。以上海中心大厦工程为背景,选取钢骨混凝土巨柱-伸臂桁架-环带桁架连接区域和伸臂桁架-核心筒连接区域进行了单调静力加载试验,并进行了有限元分析和简化模型计算分析。结果表明：伸臂桁架能够有效连接相邻构件并可靠传力,其破坏模式表现为伸臂桁架斜腹杆的受压屈曲以及上、下弦杆的弯曲变形,具有较好的延性;伸臂桁架与巨柱和核心筒连接的节点板虽然部分区域进入塑性,但塑性变形不明显,表明连接区域的承载力远高于杆件的承载力;有限元分析及简化模型分析结果与试验结果吻合良好;简化模型反映了伸臂桁架的非线性受力机理,可对其失效荷载进行准确预测,并可根据结构性能设计要求进行伸臂桁架分析和构件截面选择。     

广州珠江新城东塔罕遇地震作用弹塑性分析

广州珠江新城东塔为高530 m的复杂超高层建筑,设计采用了劲性钢筋混凝土核心筒+外围巨型框架+钢伸臂桁架的结构抗侧力体系。运用ABAQUS与BEPTA程序,考虑结构几何非线性,采用显式积分的方法,对该结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以检验结构在罕遇地震作用下的抗震性能。研究结果表明：通过在顶部收进较大的核心筒剪力墙内埋设钢板加强,错洞墙剪力墙内埋设钢骨桁架加强,与剪力墙连接的环桁架在剪力墙内贯通后,在罕遇地震作用下结构的层间位移角满足规范要求;首层剪力墙和巨型柱均具有较高的受拉承载力;各主承重构件均未出现明显损坏,结构抗震性能较好。     

钢板组合剪力墙在广州东塔伸臂桁架区中的应用与分析

为了提高结构抗震性能,常在结构底部、加强层等关键受力部位或者立面收进等薄弱部位设置钢板组合剪力墙。广州东塔工程在核心筒与伸臂桁架连接的部位,剪力墙内设置了钢板,采用ABAQUS软件对其进行动力弹塑性分析,研究在罕遇地震作用下的结构变形特征、伸臂桁架内力、剪力墙塑性损伤等非线性动力响应。结果表明,与普通钢筋混凝土剪力墙相比,在与伸臂桁架连接的核心筒部位采用钢板组合剪力墙,能够有效控制结构变形和减轻因刚度突变而造成的损伤,改善结构的抗震性能。     

方正金融中心主塔楼结构选型与分析

方正金融中心主塔楼结构高度为230.80m,采用带加强层的框架-核心筒结构体系。外框架由圆钢管混凝土柱与实腹钢梁组成,核心筒采用钢板组合剪力墙,并在建筑避难层与设备层设置两道加强层以提高整体结构的刚度。重点介绍了该工程结构选型与特点、钢板组合剪力墙连接构造与特点、伸臂桁架与环带桁架的优化设置、整体计算结果等内容;结果表明整体结构主要指标满足规范要求,结构选型合理。     

天津现代城酒店塔楼及裙房抗震设计研究

天津现代城酒店塔楼建筑高度209m,建筑要求高度56m、平面长度65m的裙房结构和塔楼结构连为一体,中间不设置防震缝。酒店塔楼采用带加强层的钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,为超B级高度超限高层。结构低区外框柱为型钢混凝土柱,核心筒低区采用了钢板混凝土组合剪力墙和带钢斜撑混凝土剪力墙。核心筒高宽比为20,因此为提高刚度设置两道加强层。中部设置伸臂桁架和环带桁架,建筑对与伸臂桁架相连的框架柱截面控制极严,因此伸臂桁架腹杆选用屈曲约束支撑;裙房部位为提高刚度,在不能设置剪力墙且抗侧支撑竖向不连续的情况下设置了屈曲约束支撑。高区设置环带桁架作为加强层,结构底部存在斜撑转换和搭接柱转换。系统介绍了该工程的结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、整体计算结果、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析结果以及地基基础的设计。     

深业上城高塔结构动力弹塑性分析

深业上城高塔为一大型酒店和办公的超高层建筑,地上80层,结构高度388m。塔楼采用了巨型框架+核心筒结构体系,其中巨型外框架由巨柱、带状桁架组成、双层环梁及型钢混凝土连接梁组成。采用型钢混凝土连接梁联系外框架和核心筒而不设伸臂是本塔楼结构的一个创新点。通过7组罕遇地震波作用下的动力弹塑性分析,表明结构抗侧刚度沿竖向均匀,楼层剪力传递简单合理;最大弹塑性位移角大于1 100规范限值要求;连梁和型钢混凝土连接的梁大部分出现了混凝土的受压塑性损伤,很好地起到了耗能作用;剪力墙混凝土的受压损伤因子较小,巨柱及带状桁架保持弹性,结构可满足"大震不倒"的性能目标。     

上海中心大厦伸臂桁架与巨柱和核心筒连接的抗震性能试验研究

在上海中心大厦伸臂钢桁架与柱和核心筒连接单调静力试验的基础上,进行了该连接的抗震性能试验。试验设计了3种不同的反复加载路径,以考察普通循序渐增加载方式和不同损伤累积后再以普通循序渐增加载方式下试件滞回特性和耗能能力的差别。结果表明：在几种不同路径反复荷载作用下,试件最终破坏均发生在伸臂桁架斜腹杆和下弦杆端部,伸臂桁架与巨柱和核心筒连接的节点板塑性应力水平较低,滞回曲线形状饱满,延性较好,满足结构抗震设计要求;伸臂桁架在不同加载路径下的累积塑性耗能引起的塑性损伤对伸臂桁架的滞回性能退化有一定影响,但并不显著;单斜腹杆作为伸臂桁架耗能的主要构件,其累积轴力耗能占伸臂桁架总耗能的70%左右。     

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。     

宁波绿地中心超高层结构设计

宁波绿地中心超高层建筑高度为240m,采用带加强层的型钢混凝土框架+钢筋混凝土核心筒混合结构体系。外围框架为型钢混凝土柱+钢框架梁,核心筒底部加强区采用型钢混凝土剪力墙,加强层应用了"虚拟伸臂"概念仅设置环带桁架。核心筒东侧单片剪力墙在高区向内侧收进,采用斜墙转换来满足建筑功能。系统介绍了该工程地基基础设计、结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析结果以及关键构件设计。     

银川绿地中心超高层双塔结构设计

银川绿地中心301m双塔地处高烈度区,且风荷载较大,采用框架-核心筒+2道伸臂桁架/环带桁架结构体系,准确取用结构计算参数,并采取多种抗震加强措施.计算结果表明,在地震与风荷载作用下,塔楼可以达到预期的性能目标;通过厚板多次微弯工艺并结合焊接工艺实现了伸臂桁架与核心筒角部复杂节点的加工制作,避免了采用大型铸钢节点;塔楼下部楼层采用钢板组合剪力墙,通过配置长短栓钉,避免了钢筋孔造成的钢板削弱,提高了厚剪力墙的整体性;在中震作用下,控制钢板组合剪力墙轴拉比不大于0.6,在满足构件拉剪承载力的同时,可以有效减少钢材用量;对受力集中的建筑门洞与结构洞口,采用多连梁技术可以有效地解决普通连梁在地震作用下剪压比不足的问题.     

某300m超高层带扁核心筒结构设计的几点做法

结合南宁某300m带大高宽比核心筒超高层办公楼的结构设计,详细介绍几点非常规做法,包括变刚度复合地基基础、钢管高强混凝土剪力墙的使用、刚重比和框剪比的复核、伸臂桁架的设置分析、基于混凝土徐变影响对伸臂桁架设置的后连接节点等,可为以后同类工程的设计提供参考。     

北京财富中心二期写字楼铸钢节点有限元弹塑性分析

北京财富中心二期写字楼采用钢框架-钢板混凝土核心筒组合结构体系,位于26a层和41a层伸臂桁架与核心筒之间的连接节点采用铸钢节点形式.论文通过有限元弹塑性分析方法计算铸钢节点在不同地震组合作用下的节点应力和变形,并通过节点非线性时程计算方法分析铸钢节点的极限承载力.计算结果表明:本工程中的铸钢节点在整体结构小震和中震组合作用下基本处于弹性状态;在大震组合作用下,节点局部出现塑性应变,但塑性发展区域较小,因此仍保持较好延性;节点极限承载分析结果表明本工程中的铸钢节点设计方案满足承载力要求.