直腹桁架转换形式在高层结构设计中的应用

本工程为上海市某一高层部分框支剪力墙结构,转换层采用了直腹桁架转换形式,在保证转换层构件强度和刚度的同时,相比同类梁式减轻了自重,相比同类空腹桁架降低了施工难度,同时桁架洞口为日常设备使用与维修提供了诸多方便。基于结构抗震性能设计方法,采用PKPM软件对整体结构进行了小震弹性时程分析(EDA),采用Midas软件对整体结构进行了大震静力弹塑性时程分析(PUSHOVER);采用Midas软件对转换构件进行了有限元分析。参数计算结果表明,整体结构空间工作性状良好,能够满足底部大跨度和工程抗震要求。     

昆钢科技大厦超高层建筑抗震设计

昆钢科技大厦结构高219.3m,采用矩形钢管混凝土柱的框架+型钢混凝土核心筒+伸臂桁架结构体系。结构利用设备层和避难层设置两道加强层(伸臂桁架+腰桁架)以提高结构的整体抗侧刚度。采用有限元软件对结构的关键部位和关键构件进行了精细分析,并进行了弹性和弹塑性动力时程分析,以落实抗震性能目标和多道抗震防线的实施。     

苏州国际教育园体育中心结构设计

苏州国际教育园体育中心为平面及竖向特别不规则的结构,其中篮球馆为大跨度屋面,采用型钢混凝土柱+管桁架为主要受力构件的轻钢屋面体系。采用一端固定支座、一端带滑动支座的管型材三角空腹钢桁架,充分发挥空间桁架优势,不仅满足建筑立面效果和净高要求,而且释放温度应力;对建筑要求的大外挑立面,也提出相应的结构对策;对主体结构的总装模型,通过多软件的比较分析、弹性时程分析、静力弹塑性分析、对关键构件进行抗震性能化设计及采取相应抗震措施后的结果表明,结构具有充分的抗震能力。     

带弧形空腹桁架的钢框架-支撑结构设计

白鹭湾湿地段L5林盘建筑采用带弧形悬挑空腹桁架的钢框架-支撑结构。通过弧形空腹桁架受力特点及三种桁架体系的对比分析，确定了内、外环弧形空腹桁架间设置竖向人字形支撑的悬挑桁架结构形式。多遇地震下的弹性时程分析得到的楼层位移、最大层间位移角及楼层剪力均与反应谱分析的结果较吻合，验证了采用反应谱法能够满足施工图设计要求。通过罕遇地震下的弹塑性时程分析，对基底剪力、弹塑性层间位移角、构件承载力进行了复核，结果表明，整体结构在罕遇地震下表现出较好的抗震性能，能够满足预设性能目标。针对大跨度悬挑区域，进行了楼板舒适度分析，结果表明，结构设计满足舒适度要求。     

带有叠层转换桁架的高层建筑结构设计北大核心CSCD

某框架-剪力墙结构高层办公楼,部分框架柱不落地,采用跨越4~6层共2层层高的叠层桁架在建筑底部形成跨度25.2m的转换构件,采用转换梁在接近建筑顶部的19层形成另一转换。采用小震振型分解反应谱法分析、小震弹性时程分析、大震弹塑性时程分析、独立转换桁架分析、转换层楼板应力分析等方法对整体结构以及结构关键部位的性能进行了较为细致的分析,探讨了叠层转换桁架的结构受力特性,说明了叠层桁架是一种性能较优的转换结构形式,阐明了带有叠层转换桁架的高层结构设计要点。     

高烈度地震区三种超高层结构体系性能比较

以实际工程为背景,采用简化模型,对带加强层结构体系、密柱深梁结构体系、外桁架筒结构体系这三种在超高层建筑中常用的结构体系进行分析。采用ETABS,MIDAS Building软件,通过弹性、静力弹塑性及动力弹塑性时程等分析方法,比较上述三种结构体系在高烈度区的结构性能,从而分析得出每种结构体系的整体受力、变形特点。     

带有叠层转换桁架的高层建筑结构设计

某框架-剪力墙结构高层办公楼,部分框架柱不落地,采用跨越4~6层共2层层高的叠层桁架在建筑底部形成跨度25.2m的转换构件,采用转换梁在接近建筑顶部的19层形成另一转换。采用小震振型分解反应谱法分析、小震弹性时程分析、大震弹塑性时程分析、独立转换桁架分析、转换层楼板应力分析等方法对整体结构以及结构关键部位的性能进行了较为细致的分析,探讨了叠层转换桁架的结构受力特性,说明了叠层桁架是一种性能较优的转换结构形式,阐明了带有叠层转换桁架的高层结构设计要点。     

洛阳上阳宫观风殿转换结构设计

洛阳上阳宫观风殿属于塔类阁楼式建筑,建筑功能要求首层为大空间多功能厅,二层框架柱不能落地。结构设计时结合建筑造型和布置特点,采用了钢筋混凝土桁架进行竖向构件的转换。分析了钢筋混凝土转换桁架腹杆布置方式对钢筋混凝土桁架竖向受力性能的影响,提出了弦杆和腹杆连接处节点加强构造。对结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以检验其结构布置的合理性和结构的抗震性能。计算结果表明,结构能满足"大震不倒"的设防要求。     

天津周大福金融中心塔楼结构设计

总高度530m的天津周大福金融中心塔楼采用带陡斜撑和环带桁架的钢管(型钢)混凝土框架-核心筒结构体系,存在超高、局部楼板不连续、竖向不规则等超限情况。通过采用SATWE和ETABS软件对结构进行了整体计算和弹性时程分析,采用ABAQUS软件进行了大震下动力弹塑性时程分析。根据概念设计和分析计算结果对关键构件和重要部位进行加强,并对关键构件进行了中震和大震下的性能化设计。结果表明,结构各项指标均满足规范要求,预设的性能目标均可达到,该结构设计安全可靠、经济合理,该结构体系、加强措施以及节点构造可供类似工程参考。     

球幕影院超限结构的设计与分析

某球幕影院整体结构采用球壳竖向曲柱、普通框架柱及斜桁架作为竖向承重构件共同受力,球壳采用钢结构单层肋环形球面网壳,竖向曲柱与下部混凝土基座采用带关节的销轴铰接连接,在结构周边设置钢结构桁架以提高结构的抗扭刚度。基于结构布置、计算参数选取及主要构件的抗震性能目标,分析了结构周期及振型、竖向荷载下的球壳受力特征、结构稳定及楼板应力。结果表明:球壳结构受力由竖向荷载控制;竖向曲柱和水平环向拉杆协同受力,下部的水平环向拉杆竖向加密;球壳下部的竖向曲柱及外侧斜桁架易发生失稳破坏,根据欧拉公式反推计算长度系数;上部楼板有效宽度较小,应进行小震及中震下的楼板应力分析,并增设楼板钢筋满足中震设防目标。     

大连城市经纬复杂结构设计

大连城市经纬项目存在凹凸不规则、部分竖向构件及刚度不连续、楼板开洞等情况,对结构整体性及连接处受力极为不利。为了保证结构的整体性,在两个设备层处加强连接,设备层连接处上下层相关范围采用钢支撑桁架加强。采用SATWE,ETABS,ABAQUS软件对结构进行了弹性和弹塑性分析,分析了结构不规则部位对整体结构的影响,并对结构进行了性能化设计。结果表明,结构性能能够达到预期目标及规范要求。     

中航资本大厦塔楼动力弹塑性分析

中航资本大厦塔楼地上43层,建筑高度220m,采用带加强层的框架-核心筒混合结构体系。利用MIDAS Building对中航资本塔楼进行8度罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,并与大震弹性时程分析进行对比,研究结构在罕遇地震作用下的破坏机理、塑性发展特点。分析结果表明:在结构进入弹塑性阶段后,结构刚度降低,周期变长,与弹性分析相比地震反应减小;结构最大层间位移角满足1/100的限值要求,连梁出现较大范围的损伤,主要受力剪力墙塑性损伤较小,环臂桁架腹杆未出现屈服,结构满足"大震不倒"的设防要求。     

苏州奥体中心体育馆钢屋盖结构设计

苏州奥体中心体育馆钢屋盖受力体系由V形柱、摇摆柱、顶部环桁架和双向平面桁架组成,结构受力体系清晰。对结构进行了几何非线性整体稳定分析,整体稳定安全系数满足规范要求。考虑关键构件破坏后的动力效应,对钢屋盖进行了抗连续倒塌分析,结构不会出现连续倒塌。整体模型罕遇地震弹塑性时程分析和关键节点设计显示,整体结构和关键节点具有良好的受力性能。     

杭州滨江宝龙酒店钢桁架连体结构分析与设计

杭州滨江宝龙酒店为双核心筒上支撑大跨钢桁架连体结构体系,结构超限。为了保证结构的安全性,采用YJK和SAP2000对结构进行了抗震性能设计。针对各主要受力构件的抗震性能目标,采用YJK和SAP2000对结构进行了小震弹性反应谱分析、小震弹性时程分析、中震构件性能分析、大震弹塑性时程分析以及楼板舒适度分析。计算结果表明,对部分构件采取一定的构造措施加强后,结构能实现预定的性能设计目标,同时也能提高结构的安全性。     

南昌绿地紫峰大厦结构设计关键技术

南昌绿地紫峰大厦建筑高268m,采用框架-核心筒结构体系,为超B级高度超限高层建筑结构。在建筑高度2/3位置,东西立面内凹,内凹部分的荷载通过结构柱支承在层41～43这3层高(含暗钢桁架)的7m跨悬臂转换墙上。在核心筒底部加强区设置型钢,底部框架柱采用型钢混凝土柱,转换墙内暗埋钢桁架。整体结构及构件设计融入性能化设计思想,对结构进行了小震下的反应谱计算和动力时程计算以及中震弹性复核,并进行了大震下的弹塑性时程分析。详细阐述了采用ANSYS软件对转换层部位进行的有限元分析,同时介绍了首层挑空部位、竖向变形差、基础设计等关键技术。     

粤海金融中心超限高层结构设计

粤海金融中心塔楼A地上建筑高度284.0m,采用带一道伸臂桁架加强层的钢管混凝土柱钢框架+钢筋混凝土核心筒混合结构。其外框由8根柱距为25.5m的巨型钢管混凝土柱和四角悬挑约11m的钢梁组成,为超200m高且仅有8根巨柱组成的带大跨度、大悬挑楼盖的框架-核心筒结构。为提高结构的抗侧刚度,在38层(避难层)设置一道伸臂桁架,与伸臂桁架相连的剪力墙内设置钢桁架。本项目存在扭转不规则、偏心布置、楼板不连续、含加强层等多项超限项,按照设定的性能目标,对结构进行弹性计算、中震验算,并采用Perform-3D软件进行了罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,针对薄弱部位采取了有针对性的加强措施。结果表明：各项指标均满足规范要求,结构受力合理,安全经济。     

某商业广场结构设计关键技术

某商业广场项目为大型商业综合体,地下3层,地上10层,主屋面高度58. 5m,采用框架-剪力墙结构体系。因建筑功能多,造型复杂,结构平面及竖向存在多项设计难点,除采用SATWE,MIDAS Building软件对结构进行整体分析外,还对关键构件根据其实际受力状态进行单独的计算与分析。简要介绍了项目的结构体系、结构整体设计情况,对结构进行了小震弹性时程分析及大震静力弹塑性时程分析。重点介绍了工程地下室抗浮设计、嵌固端设置和超长地下室的处理措施,大跨钢结构人行天桥设计、36m跨度溜冰场张弦梁屋面设计、溜冰场幕墙抗风柱设计以及大悬挑桁架设计,设计思路可供同类工程参考。     

某带转换层高层建筑结构抗震设计研究

地震作用下带转换层的高层建筑结构受力复杂,容易形成薄弱层。本文针对某一带转换层的高层建筑结构采用合理的转换层结构布置,通过两种三维有限元程序进行整体对比分析及弹性时程分析、转换构件的应力有限元分析,并加强相关构件的构造措施;同时进行了静力弹塑性(Pushover)分析,通过性能点以及出铰情况,对其抗震性能进行分析,综合评价了该结构的抗震性能,找出了结构的薄弱部位,为工程师设计此类结构提供一定指导。     

华电集团华中总部基地主楼抗震性能设计

华电集团华中总部基地主楼的两个塔楼在顶部8层(47~54层)连为一体,为"门"形复杂连体超限高层建筑。结构存在楼板不连续、刚度和承载力突变、构件间断、局部不规则等5项不规则项。对主楼进行了抗震性能分析,确定了结构构件抗震性能目标。对主楼进行了小震静力弹性和弹性时程分析、中震和大震等效弹性分析及大震弹塑性时程分析,重点对比了单塔模型与整体模型统计的力学和变形指标的差异、加强层及连体桁架屈服情况,验算了墙肢受力状态,并根据分析结果采取相应的抗震措施,抗震性能达到预期的性能目标C类要求。最后针对地下室顶板开大洞、连体层楼板受力性能、结构抗连续倒塌等做了专门的计算分析与构造设计,结果满足要求。     

世博文化中心主体结构设计与分析

上海世博文化中心碟形主体结构由36榀悬臂长度不等的桁架和内框架结构组成。结构受力以静荷载为主。有效控制桁架端部的变形及减小桁架和内框架的受力是该结构设计的重点。设计时分析了结构的受力特点并针对关键构件进行了加强,首先在内框架顶部设置两道矩形钢管主环梁;其次将六层楼板加厚为200mm,并在楼板应力大的桁架第一节间位置铺设钢板。上述措施如同在36榀内框架顶部加了一道“紧箍”,显著减小了桁架端部变形及主要构件的受力。动力分析表明：该结构的振动特性不同于普通的高层建筑,扭转成为第1振型,但结构具有相当大的侧向刚度,且抗侧力构件分布均匀,并采用钢框架结构,在水平地震作用下不致出现脆性破坏。为研究楼板刚度对结构的影响,建立了考虑楼板刚度、不考虑楼板刚度及单榀框架等3个计算模型,分析了主要杆件在这3个计算模型下受力的差异,结果表明,楼板刚度对主要杆件的受力有显著影响,但对不同的杆件受力影响有所不同,设计时须取3个计算模型下的包络结果进行设计。