钢管混凝土柱巨型交叉节点受力性能研究

在一超高层结构工程中,外框架采用了焊接钢管混凝土边柱和夹角为12°的斜柱交叉形成高达6层且与6层楼面梁相接的巨型交叉节点,该节点构造复杂。节点边柱的轴向荷载不平衡在节点处产生剪力,同时,由于斜柱承受的轴向荷载巨大,该巨型节点受力复杂。为研究该节点的受力性能,对其进行了大比例模型加载试验。试验在最不利工况（1.2×重力荷载+1.3×设防地震作用）下： 1) 在设计荷载作用下节点试件整体仍然处于弹性工作状态; 2) 增大边柱不平衡力,对节点试件的平面内侧移有一定的影响,而对平面外变形基本没影响; 3) 对斜柱轴向荷载进行卸载,将节点由压剪转换至更不利的拉剪受力状态,节点未破坏; 4) 施加斜柱轴向荷载超过设计承载力的2倍,节点试件最终在斜柱两端出现局部鼓起而发生破坏,说明该交叉节点的设计符合我国规范“强节点弱构件”的设计原则。在整个加载过程中,节点区域并未产生剪切破坏面,钢管内部设置的纵向内隔板和加劲环板使得钢管与混凝土协同工作,节点构造合理。通过合理的简化,对该节点试件进行了三维非线性有限元分析,其荷载 变形曲线以及破坏模式与试验结果吻合良好。     

某美术馆斜柱框架结构设计方法

与传统框架相比斜柱框架在受力性能上存在较大差异,斜柱框架在结构自重作用下会产生较大的水平和竖向变形。借助一典型工程案例多方位、多角度对斜柱框架进行了研究分析,总结了一套分析斜柱框架的计算方法。该方法主要包括:斜柱受力特点对比分析、典型单榀框架受力分析、与斜柱相连的框架梁受力分析、楼板应力分析、穿层斜柱的整体屈曲分析、节点有限元分析和防连续倒塌分析等。采用该方法对本工程进行计算分析,结果表明:与斜柱相连的框架梁满足设计要求,节点设计满足强节点的设计原则,柱截面承载能力能满足防连续倒塌的设计要求。同时,应适当加大斜柱区域框架结构体系的整体刚度,应在适当位置设置中心支撑,增强斜柱框架的抗侧刚度;在楼板薄弱位置应采取适当的加强措施,保证水平力的有效传递。     

卡塔尔某超高层建筑结构设计研究综述

法国著名建筑师John Novel设计的卡塔尔多哈某超高层办公楼采用了现浇钢筋混凝土交叉外网筒结构,这种新颖结构体系的结构设计面临着很多新课题。通过对结构设计理念、混凝土徐变效应、荷载作用、结构及自重生成过程的施工模拟、环梁部分预应力、交叉柱失效抗连续倒塌、交叉柱节点承载力、温度收缩效应、交叉斜柱及整体结构屈曲稳定等多方面研究分析,发现了法国工程师所作的该项目结构标书设计存在着交叉柱节点承载力不足、混凝土斜柱徐变变形差异引起主楼倾斜等重大安全隐患,进而采取了下部北侧柱截面空心、交叉柱节点内加钢板凳、环梁超预应力改为部分预应力等多项重大技术改进措施,取得了明显的综合技术经济效益,确保了工程安全,恢复了正常施工。     

斜柱结构研究综述

简要介绍了斜柱结构及其节点的特性,综述了国内外分析斜柱结构取得的研究进展,总结了研究斜柱结构的方法及应该注意的事项,并指出了目前研究的不足以及进一步需要解决的问题,以期指导相关设计工作。     

某超高层建筑底部斜柱转换的结构设计与分析

对某底部斜柱转换的高层建筑结构进行整体结构分析、多遇地震作用下的弹性时程分析以及罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,并对斜柱对结构整体的影响、斜柱传力、斜柱层楼板应力以及斜柱节点设计进行了专项分析。根据计算分析,对关键构件及部位从计算和构造两方面采取加强措施,使结构整体及各构件的抗震性能均能达到设计的预期目标。     

大角度斜交叉网格钢斜柱框架结构施工技术与施工要点分析

随着我国建筑基建技术的成熟,人们对于建筑结构的审美要求越来越高,大角度斜交叉网格钢斜柱框架结构的应用也愈加频繁。但是由于钢材较重,大角度结构形式复杂,使得斜交叉网格钢斜柱框架施工难度较大。该文根据大角度斜交叉网格钢斜柱框架的结构形式和施工现场的具体条件进行施工过程的仿真分析,根据分析结果提出竖向变形的控制方法,并介绍了斜交钢管网格柱外筒钢结构施工的关键技术。     

钢管混凝土斜柱转换结构设计

对某高层钢结构建筑中的斜柱转换结构进行研究。通过整体计算,得出结构的内力分布特点,并对梁柱节点进行有限元分析,得出节点部位的应力分布规律。以计算结果为依据,探讨结构布置的注意事项、梁柱节点的做法以及相关构件的加强措施。     

鄂尔多斯体育馆斜筒柱施工技术

以鄂尔多斯市体育中心体育馆工程为依据,分析了斜筒柱的关键施工技术的难点,针对该技术要点提出了相应的施工措施,同时还介绍了斜筒柱的施工技术,包括斜筒柱钢筋工程、模板及支撑架施工、混凝土工程。     

北京保利大望京高层斜柱交叉节点制作及精度控制技术

高层空间钢结构随着结构高度增加,荷载加大,节点加工的难度和对其精度的要求亦越来越高。如何确保空间钢结构斜交钢管柱节点制作准确,逐层顺利对接,最终呈现折纸灯笼造型是该工程加工控制的难点。而其斜柱交叉节点的4个牛腿朝向不在同一平面内,且节点板厚度大,节点封闭结构内部间距狭小。阐述了其制作和空间牛腿端口的精度保证这一整个加工难点的核心工作,可供同类结构施工借鉴。     

某带穿层斜柱双筒体超限高层结构设计

仁恒世纪大厦为框架-双筒体结构,建筑高度198m,结构平面呈哑铃状,属于具有扭转不规则、楼板不连续、局部不规则(局部穿层柱、个别构件错层)、斜柱托换等一般不规则项的超限高层建筑。介绍了工程结构特点和整体抗震性能化设计过程。论述了嵌固端选择、多角度地震输入、跨层斜板及穿层斜柱受力分析等设计重难点。结果表明：本工程采用的框架-双筒体结构具有良好的抗震性能;设计时将绝对嵌固端和名义嵌固端均设置在基础顶是合适的;塔楼双筒体布置并未导致明显的强弱轴,多角度地震输入的结构响应接近;裙楼跨层斜板对结构整体受力影响较小;穿层斜柱不会发生屈曲稳定破坏,通过构造加强后斜柱拉梁的设计安全可靠。     

Research on structural design of a super highrise building in Qatar

Designed by John Novel, the super highrise office building in Doha adopts the exterior net tube composed of R.C. crossing diagrid columns and floor ring beams as the main structure. After examining the concrete creep effects, the loading, the construction sequence, the partially prestressing of ring beams, the progressive failure of the diagrid columns, the bearing capacity of diagrid column nodes, the temperature and shrinkage effects, the buckling of the diagrid column and the whole structure, some important incipient faults regarding structural safety in tender design were found. These faults include insufficient bearing capacity of the cross nodes, and the building inclination due to the differential shortening of the diagrid columns from concrete creep. Several effective technical improvements were employed to ensure the safety of the building, such as adopting hollow sections for the diagrid columns in the lower stories at the north side, the strengthening of the cross nodes of the diagrid columns by introducing steel benches, and decreasing the prestressing ratio in ring beams.     

卡塔尔某超高层建筑部分预应力环梁设计研究

重力荷载作用下网筒结构外鼓及交叉柱间轴力差异将使环梁受到较大的拉力。为保证环梁具有适宜的刚度,控制环梁裂缝宽度,工程中部分环梁采用了部分预应力,并对预应力张拉施工全过程进行了施工模拟。环梁设计采用了预应力等效荷载和重力、风、温度、地震多种荷载组合下的最不利内力。预应力效应全过程整体分析为环梁及整体结构设计安全可靠提供了保证。     

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。     

某科研办公楼超限高层结构设计

采用SATWE和PMSAP两种软件,对某抗震超限高层进行了整体分析,补充计算了多遇地震作用下的弹性时程,并对特殊部位进行了中震弹性计算分析和中震不屈服验算,结果表明该建筑结构整体指标良好,能满足规范的各种要求。     

南京垂直森林超高层办公楼结构设计

南京垂直森林办公楼为地上35层、地下3层的超高层建筑,该建筑上部结构采用框架-核心筒结构体系,其中底部框架柱采用型钢混凝土柱。介绍了该办公楼结构设计方法和过程,包括结构性能设计目标的确定、计算分析等。针对本工程结构的超限情况与垂直森林的特点,采用结构分析软件对结构进行了小震弹性反应谱分析、小震弹性时程分析、中震不屈服验算、中震弹性验算以及大震作用下的动力弹塑性时程分析。计算结果表明,该结构设计安全可靠、经济合理,且垂直森林是可以复制的,为以后类似的工程设计提供了相应的依据和有益的参考。     

某超限高层建筑钢管混凝土柱设计

对钢管混凝土柱用于超高层建筑的优势进行了分析,着重对钢管混凝土梁柱节点设计技术要点进行了探讨,通过合理的设计,超高层建筑采用钢管混凝土柱可取得较可观的经济效益。     

钢桁架与钢支撑桁架混凝土筒体连接节点试验研究

大连国际会议中心结构设计中,核心筒墙体与钢平台桁架弦杆的连接是关键技术之一。实际工程中采用了墙体内藏钢桁架与钢平台桁架梁弦杆焊接后浇筑混凝土形成连接节点的方式。为验证设计采用的墙体内钢桁架平面外拉结平台桁架的锚固能力和构造的合理性,进行了4个桁架梁弦杆与核心筒墙体连接节点的锚固性能试验。试验证明墙体内钢桁架与钢平台桁架弦杆的连接性能是可靠的。     

强约束轴心受压钢管柱耐火性能试验研究

为正确评估强约束钢管柱的耐火性能,利用自行研制的杆系结构构件温度轴力测量装置,采用恒载升温试验方法,设5级初应力水平,6种长细比,对30根Q345钢管柱进行试验研究,揭示轴心受压钢管柱在强约束下的耐火性能。试验结果表明:强约束钢管柱在温升作用下的温度应力相当大,对钢管柱破坏有决定性作用,在耐火设计与评估中必须考虑。钢管柱在高温作用下,破坏前其弹塑性性质较为明显。相同长细比的构件,在较高的初始应力水平作用下,极限承载力大、温度应力小、临界温度低;反之相反。在相同初应力水平下,长细比对强约束钢管柱的极限承载力和温度应力的影响并不敏感,但长细比大的试件为失稳破坏,破坏后变形很大;长细比较小的试件为强度破坏,破坏后变形较小。以试验数据为基础给出两端固定Q345钢管柱的下限临界温度回归计算公式,可用于火灾中约束刚度不变的钢结构耐火设计与评估。     

高层建筑下部柱截面选型比较

阐述了高层建筑下部柱的四种截面类型,介绍了这些柱型的性能和轴压比限值,并给出了如何根据轴力大小进行选型的算例,结果显示,选用钢管混凝土柱、型钢混凝土柱等均能满足其使用要求。