济南遥墙机场T2航站楼超长结构温度及行波效应研究

济南遥墙机场T2航站楼主楼平面尺寸为702 m×619 m,大跨度钢屋盖平面尺寸为718 m×640 m,结构长度超过我国现行标准的规定，需要重点考虑温度作用与地震行波效应的影响。根据建筑造型、使用功能以及混凝土结构、钢结构的特点，将混凝土主体结构划分为6个区，对超长结构进行温度作用与行波效应分析。分析结果表明：钢结构施工阶段受气温和太阳辐射影响较大，根据工期对极端气温取值进行调整，可以显著减小正、负温差值；对于混凝土主体结构，施工阶段的负温差起控制作用；随着楼层高度增大，温度应力逐渐减小；温度作用对大跨度屋盖弦杆和水平撑杆影响较大，对腹杆影响较小；视波速受震源深度、震中距和土层剪切波速等因素的影响，当无法确定震中距与震源深度时，可以偏于保守地将中地壳岩层剪切波速的平均值(3.5 km/s)作为视波速；为了避免少数低应力构件造成的失真，采用涵盖95%构件的内力影响系数最大值表征行波效应的影响；在视波速激励下，首层框架柱与支承屋盖钢柱内力增幅约为10%,对行波效应较为敏感的构件主要分布在结构单元的角部和周边；行波效应对整体大跨屋盖结构影响较为显著，杆件内力增幅为15%～20%。     

青岛胶东国际机场航站楼非一致激励地震响应分析

青岛胶东国际机场航站楼平面长达1 090m,结构设计应考虑非一致地震激励的影响。航站楼大厅结构行波效应分析表明,网架杆件的轴力行波效应较小;底层框架柱内力行波效应最大,行波效应系数的分布范围较广,随着楼层增加逐渐减小;大多数柱的内力均小于一致激励的结果,超载柱的行波效应系数多集中于1.0~1.25区间;结构尽端、分缝处、平面开大洞区域边界的行波效应显著;结构平面变窄的区域,其尽端框架柱行波效应显著,其承载力和延性应有针对性的提高。     

腾讯滨海大厦竖向构件收缩徐变分析

混凝土结构的收缩徐变贯穿于结构全生命周期,对结构竖向构件产生变形差异,在超高层中引起的次内力效应与荷载效应相当。采用修正后的B3模型对腾讯滨海大厦的竖向构件进行楼层施工前、楼层施工后、连接体提升后、正常使用阶段的收缩徐变分析,获得各构件的变形幅值。对高区连接体桁架层竖向构件的变形差异引起的次内力进行分析。结果表明,构件收缩徐变变形量与荷载作用下弹性变形量相当;徐变变形差异对连接体桁架斜腹杆影响大,产生的效应大于荷载作用,需要准确设定延迟斜腹杆的连接时间。     

钢筋混凝土框架结构中楼梯间布置位置的研究

按照现行规范设计了一栋6层钢筋混凝土框架结构,并对其楼梯间布置位置选用了6种方案,通过对其进行静力弹塑性分析,研究楼梯间位置对框架结构的振型、内力及破坏机制的影响。分析表明：楼梯间的位置对主体结构刚度及内力分布影响较大,在建筑与结构设计时,应考虑楼梯间位置所带来的不利影响;对于普通钢筋混凝土框架结构,其楼梯间应尽量布置在结构平面的外围,以减小整体结构的扭转效应,但楼梯间不宜布置在结构最边跨,而应布置在边跨的内一跨;对靠近结构中部的楼梯间,结构设计时应考虑由其带来的扭转效应,而对布置在靠近结构周边的楼梯间,则应考虑与楼梯间相连的结构构件内力增大的影响。     

钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异补偿对结构性能的影响

经过多种补偿方案的比较,提出钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异的楼层组优化补偿方案,并研究竖向变形差异补偿对结构的内力和变形的影响。利用有限元程序SAP2000进行结构分析,在分析中分层施加竖向荷载,考虑混凝土收缩和徐变的影响。分析表明,钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异楼层组优化补偿方案,既能保证补偿的精度,又经过优化使施工更为方便,是一种比较合理的补偿方案。采用楼层组优化补偿方案可以使楼层的最大累积变形差异明显减小,保证水平构件的水平度。在补偿结构中,只有位于平面四角处的连系梁内力减小较多,其他梁或柱的内力变化很小。与原结构类似,在补偿结构中,钢框架柱之间的竖向变形差异远远小于柱-筒之间的竖向变形差异。     

武汉江城之门大跨刚性连体超高层混合结构收缩徐变分析

武汉江城之门为双塔高位连体的门形超高层建筑，建筑高度241.9m,采用钢管混凝土柱框架+核心筒+加强层+连体巨型跨层桁架结构体系，核心筒角部及相交处内嵌钢骨，部分楼层内嵌钢板。采用SAP2000软件分别建立基于CEB-FIP 90、CEB-FIP 2010、GL2000理论的分析模型和无连体单塔模型，进行了考虑收缩徐变的非线性阶段施工模拟分析，对比了典型竖向构件变形和内力重分布结果。分析结果表明，伸臂桁架可有效平衡外框柱和核心筒的竖向变形差异；高位刚性连体的布置加大了外框柱和核心筒的竖向变形差异，其差异主要为弹性变形，收缩徐变引起的附加变形差异较小；混凝土收缩徐变带来的竖向构件轴力重分布表现为核心筒剪力墙卸载，外框柱和剪力墙内嵌钢骨加载，轴力变化最大值位于连体相邻下部楼层；对伸臂桁架和腰桁架内力影响主要体现为弦杆轴力的增大。     

核心筒偏置高层建筑结构受力特点及设计对策

随着高层建筑的大量兴建和设计建造技术的不断发展,核心筒偏离结构平面中心的高层建筑结构也越来越多。采用数值分析的方法研究了竖向荷载下和大震作用下,核心筒偏置对结构整体受力性能、破坏模式以及构件内力的影响,总结了核心筒偏置结构的受力特点:在竖向荷载作用下,结构楼层受到附加倾覆力矩的作用,结构将产生一定的整体弯曲变形,核心筒偏置相关位置的柱与墙肢轴力也会有所增加。针对这些特点,从结构与构件两个层面给出了相应的设计对策。     

超长结构地震行波效应影响因素研究

提出确定超长结构行波效应视波速的实用方法,并对视波速的影响因素进行了深入分析。建立可以同时考虑桩基础水平刚度和转动刚度的多点激励计算模型,并以带有大跨度屋盖的多层超长航站楼为研究对象,对结构在沿长边方向地震行波作用下的位移、楼层剪力和构件内力等进行了全面分析。计算结果表明,视波速主要与基岩剪切波速、震源深度和震中距有关,基岩剪切波速越快、震中距越小、震源深度越深,则视波速越大。多点激励得到的楼层水平剪力小于一致激励,随着视波速降低,多点激励与一致激励下的楼层剪力之间的差异进一步加大。沿长边方向激励时,视波速和基础刚度的变化对下部楼层的层间位移角影响显著;沿短边方向激励时,视波速对上部楼层的层间位移角影响较大,但基础刚度对其影响较小。对称结构在平行于地震传播方向进行多点激励时,结构不发生扭转;在垂直于地震传播方向进行多点激励时,结构出现明显的扭转效应。沿长边方向多点激励时底部楼层部分框架柱内力增大,沿短边方向多点激励时各楼层均有少量框架柱内力起控制作用;随着视波速增大,框架柱内力逐渐减小;考虑基础刚度后,框架柱内力可显著降低。多点激励对大跨度屋盖部分杆件起控制作用;随着视波速降低,大跨度屋盖杆件内力逐渐减小,基础刚度的影响可忽略不计。     

方钢管框架钢板剪力墙核心筒结构抗倒塌分析

为研究方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构的抗连续倒塌性能,建立一栋15层原型结构,在不同初始损伤模型下采用拆除构件法对结构进行非线性动力分析,得到失效节点竖向位移时程曲线以及失效柱范围内梁、柱内力变化情况。研究表明:底层内柱失效后节点竖向位移最大,底层筒体柱失效后节点竖向位移最小;底层柱失效后,内力重分布主要发生在失效柱相邻跨范围内,梁柱内力均增大,荷载传递遵循就近原则;结构在不同抽柱工况下均未发生倒塌,其中内柱属于最不利位置。     

国家会展中心大跨预应力混凝土框架水平地震行波效应影响分析

国家会展中心采用预应力混凝土框架承重体系,柱网尺寸高达27m×36m,使用活荷载为15k N/m2,属大跨重载结构。其结构单体尺寸长达297m,在计算地震作用时,行波效应的影响不容忽视。采用MIDAS/Gen软件进行弹性水平地震时程分析,采用多点激励的方法,对国家会展中心预应力框架结构的底层框架柱、2层楼面梁、楼板等主要构件的内力分布进行分析,并对比不同视波速的影响。结果表明,对于位于结构边缘的构件,行波效应带来的不利影响较大,在设计时需要予以考虑。     

上海虹桥搜候(SOHO)水平地震行波效应时程分析

地震波的传播是随时间和空间的不同而变化的,对于超长结构,地震行波效应的影响不能忽略。采用MIDAS/Gen对上海虹桥搜候(SOHO)超长结构进行地震时程分析,分别采用一致输入和行波输入,比较分析不同波速对结构的影响,分析研究地震行波效应下结构端部和中部梁柱内力、楼层位移特征,并与一致激励下的地震反应进行比较分析,得到行波效应对超长结构端部及底部楼层构件内力影响明显,构件轴力最大可增大2倍以上。     

双层柱面网壳需考虑行波效应的最小平面尺寸

为了探究大跨空间结构需考虑行波效应的最小平面尺寸,采用时程分析法对不同平面尺寸双层柱面网壳进行多点输入与一致输入的对比分析,研究了一致输入下地震内力峰值不小于10 kN且行波效应系数不小于1.1的特殊杆件的分布规律。结果表明：特殊杆件主要出现在上弦纵杆中,改变结构平面尺寸会影响特殊杆件的数量和比例;当跨度达到60 m且长度达到90 m时,上弦纵杆中特殊杆件占比达到10%,继续增大结构长度会使特殊杆件比例增大,继续增加结构跨度则会使特殊杆件比例减小。可见,跨度60 m与长度90 m是需对此类结构上弦纵杆考虑行波效应的最小平面尺寸。     

某大型火车站多维多点地震响应时程分析

某大型火车站南北长358m,东西宽178m,属于超长大跨度空间结构,规范要求进行多维多点输入下的地震响应时程分析。考虑建筑规模和场地条件等因素,对该火车站结构进行了考虑行波效应影响的多维多点输入下的地震响应计算,分析了行波效应对结构变形和构件内力的影响。将多维多点地震输入与一致地震激励输入进行了比较,结果表明:行波效应对站房分隔缝附近的竖向构件和角柱的剪力和弯矩影响较大,其中Y向剪力尤为明显,从而使得结构分隔缝附近的局部变形也偏大,在设计中需要采取加强措施。     

混凝土收缩徐变对超高层巨型混合结构竖向变形和关键构件内力的影响与控制

采用CEB-FIP(1990)规范中的混凝土收缩徐变模型,考虑含钢率、套箍效应对混凝土收缩徐变的影响,计算了某超高层巨型混合结构竖向构件的竖向变形,分析弹性模量发展对竖向构件变形的影响,并研究竖向变形差对关键构件的内力影响。为实现在设定阶段竖向构件达到设计标高,对楼层标高预留高度和竖向构件下料预留长度的控制方法进行了研究。进一步提出减小竖向构件竖向变形差的措施,并通过算例验证了其有效性。研究表明,混凝土弹性模量发展对竖向构件变形影响不大;而混凝土的收缩徐变对超高层混合结构的变形及内力影响较大,应以考虑了混凝土收缩徐变的结构模型作为地震分析的初始态对关键构件进行校核;在带钢管混凝土柱的超高层巨型混合结构中,控制钢管混凝土柱压应力水平适当大于钢筋混凝土核心筒的压应力水平,可有效降低混凝土收缩徐变引起的竖向变形差及附加内力。     

超长大跨结构多点激励的若干问题研究

多点地震激励对超长大跨结构地震反应分析有重要意义,视波速是多点地震激励的重要参数,目前其确定方法尚无统一认识,并且多点地震激励分析中未考虑基础刚度对结构的影响。文章分析影响视波速取值的因素,给出了视波速的取值方法,并提出地震反应分析中考虑基础刚度的模型及基础刚度的计算方法。以某机场航站楼设计为工程背景建立计算模型,采用时程分析法进行考虑基础刚度影响的一致与多点地震激励,分析视波速以及基础刚度对超长大跨结构多点激励的影响。结果表明,视波速的大小将直接影响结构受多点激励影响的强弱,工程中应重视视波速的合理取值;基础刚度对超长大跨结构行波效应的影响由结构底部向上递减,对结构下部楼层的影响较为显著;刚性基础可能会高估多点地震激励对结构最大楼层总剪力、层间位移角以及框架柱内力的影响,而屋盖构件内力反应受基础刚度的影响不大。     

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。     

大跨度机库结构多点输入地震反应分析

采用时程分析法,对位于首都机场的北京A380机库和西安飞机总装厂房两个大跨度维修机库结构进行考虑行波效应的多点输入地震反应分析,并与一致输入的结果进行对比,考察多点输入以及不同视波速和不同地震波对两个机库屋盖杆件内力的影响.分析结果表明:多点输入对屋盖杆件内力的影响与结构本身的形式关系较大;行波效应大的杆件主要分布在网架中弦的长边跨中附近;不同地震波作用下,行波效应影响系数较大的杆件位置有所不同,但杆件数量分布规律基本相同.分析结果对于大跨度机库结构抗震设计考虑行波效应有指导意义.     

重庆谦湖两江国际酒店考虑几何非线性的阶段施工分析

重庆谦湖·两江国际酒店沿竖向有4根斜柱,斜柱在低区向外倾斜,随着高度的增高倾斜角度逐渐变小,在22层左右变为向内倾斜。考虑到本工程竖向体型的特殊性,采用SAP2000进行了考虑几何非线性的阶段施工分析。按阶段施工并考虑混凝土徐变效应后,结构各构件会发生内力重分布;内力重分布对梁的影响大于柱子。通过考虑一次性加载与施工过程顺序的对比分析柱轴力、梁弯矩等的差别;以及在考虑施工过程顺序前提下,考虑混凝土收缩、徐变等考察了各构件内力变化,为设计提供了参考。     

钢筋混凝土框架边柱突然失效模拟试验与分析研究

在偶然荷载作用下结构的失效机理是结构设计研究的重要内容。为研究框架结构在边柱突然失效瞬间结构的动力反应、内力重分布和破坏形态,湖南大学与美国南加州大学(USC)、美国加州大学戴维斯分校(UCDAVIS)、美国国家标准技术研究所(NIST)共同进行了1/2比例的3层3跨钢筋混凝土空间框架的倒塌试验。通过研究破坏瞬间结构的位移反应、加速度反应、钢筋应变和裂缝分布情况,揭示结构在竖向构件突然失效时结构的抗倒塌性能。研究结果表明按照抗震规范进行设计的框架结构在底层单个边柱突然失效时具有较好的抗连续倒塌性能,动力效应对结构的影响并不显著。并采用SAP2000有限元软件对结构在竖向构件突然失效时的位移反应、内力变化进行模拟分析,分析结果与试验结果吻和良好。     

三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥地震反应及控制

利用ANSYS有限元软件,计算并分析了某三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥的动力特性和一致激励与行波激励下的动力响应,并对拟安装在桥上Lock-up装置的减震效果进行了评价.研究表明,纵向和竖向联合输入下结构的动力反应明显高于纵向和竖向单独输入工况;横向地震激励时,拱肋出平面位移及内力均很大,但可以不考虑行波效应的影响;纵向...