高层建筑中稀柱框架-核心筒结构体系研究

稀柱框架-核心筒结构由于有良好的抗震性能以及开阔的建筑使用空间,在超高层建筑中的应用越来越广泛。针对稀柱框架-核心筒结构体系,通过采用YJK软件对两个工程的多个方案进行的小震、中震对比分析及采用SAUSAGE软件进行的大震对比分析,研究了框架梁刚度、核心筒自重、框架柱数量及大小以及放宽层间位移角的限制对结构整体性能的影响。结果表明,加大各层框架梁刚度时,稀柱框架-核心筒结构整体性能与常规框架-核心筒结构加强层设置伸臂桁架或腰桁架加强层方案相近;稀柱框架-核心筒结构体系的核心筒沿竖向高度逐步取消部分受力较小墙肢,可保证结构整体抗侧刚度,减轻结构自重;在结构性能满足实际使用安全情况下,放宽小震下层间位移角的限制是可行的。     

高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构基于性能的层间位移角限值研究

在基于性能的抗震设计中,为了控制建筑结构不同程度的损伤,保证结构具有一定的可恢复性能,需要对建筑结构在不同性能等级下的层间位移角进行限制.利用PERFORM-3D软件对四个不同高宽比的高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构进行增量动力分析,得到了不同强度地震下连梁、墙肢、框架梁及框架柱损伤的大小和分布.根据各类构件在地震作用下的损伤分布,建议了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构的性能等级划分方法.基于结构的易损性分析结果,得到了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构在不同性能等级下的层间位移角限值,并研究了高宽比对不同性能等级下层间位移角限值的影响,为高层混合结构基于性能的抗震设计提供参考.     

高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构基于性能的层间位移角限值研究

在基于性能的抗震设计中,为了控制建筑结构不同程度的损伤,保证结构具有一定的可恢复性能,需要对建筑结构在不同性能等级下的层间位移角进行限制.利用PERFORM-3D软件对四个不同高宽比的高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构进行增量动力分析,得到了不同强度地震下连梁、墙肢、框架梁及框架柱损伤的大小和分布.根据各类构件在地震作用下的损伤分布,建议了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构的性能等级划分方法.基于结构的易损性分析结果,得到了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构在不同性能等级下的层间位移角限值,并研究了高宽比对不同性能等级下层间位移角限值的影响,为高层混合结构基于性能的抗震设计提供参考.     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明：震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

带巨型柱钢框架-核心筒骨架结构参数分析

通过对带巨型柱钢框架—核心筒骨架结构体系的三维有限元分析,探讨了骨架结构中巨型柱位置、巨型柱与核心筒之间伸臂桁架的连接刚度对结构的顶点位移、最大层间位移角、剪力、地震倾覆力矩分配的影响,并与钢框架—核心筒结构作了对比,得出一些结论和建议。     

Y形框架梁在某超高层建筑中的应用研究

框架-核心筒结构楼盖角部的框架柱与核心筒角部剪力墙之间一般采用斜梁连接,或采用半框架梁间接传力到剪力墙.成都某超高层塔楼创新性地采用Y形框架梁连接框架柱与核心筒剪力墙,对Y形框架梁的优化布置进行了对比分析,并对该超高层建筑进行了基于性能的抗震设计,重点分析了Y形框架梁的性能水准,进行了结构模型试验,结果表明该超高层建筑能达到预设的性能目标,采用Y形框架梁是一种可行的结构布置方案,可供类似工程参考.     

高风压区某稀柱框架-核心筒办公楼设计研究

稀柱框架-核心筒结构体系广泛应用于办公楼、酒店及公寓，具有良好的建筑使用功能。本工程为三亚地区200m超高层办公楼，采用钢筋混凝土稀柱框架-核心筒结构体系，底部采用钢骨混凝土柱。针对本项目风压高、柱跨大、梁限高、悬挑大、高区收进等难点，通过对伸臂桁架布置、地面粗糙度选取、核心筒布置形式、梁截面形式进行多方案对比，对梁端调幅系数合理选用及核心筒刚度折减系数取值计算分析，研究了筒框梁的优化设计措施。通过对稀柱框架-核心筒结构的柱网尺寸及柱截面形式对比分析，初步研究了柱跨经济性及柱截面的适用性。     

重庆解放碑威斯汀酒店伸臂桁架对比分析

重庆解放碑威斯汀酒店采用外框架(钢框架梁+型钢混凝土柱)+钢筋混凝土核心筒+伸臂桁架体系,在33层和49层的避难层设置了伸臂桁架,伸臂桁架的设置可以使外框架柱有效发挥作用,以增强整个结构的抗侧力刚度。结构整体分析表明,设置两道加强层,可有效地提高整个结构的抗侧力刚度,减小结构的水平位移,使其满足规范要求;同时,加强层的刚度不宜太大,太大了将造成严重的刚度突变;所以应对加强层的设置方式和层数进行对比分析,减少结构刚度突变。分析表明,在对加强层及相邻楼层采取专门措施后,整个结构在地震下仍可保持延性屈服机制。     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明:震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

某框架-核心筒超高层塔楼结构设计

某框架-核心筒超高层塔楼,为超B级高度建筑,高宽比7.21.为减轻自重并增加结构抗侧刚度,采用型钢混凝土柱+钢筋混凝土核心筒+环带桁架+伸臂桁架组成的结构体系.采用两种结构分析软件对塔楼的力学特性和抗震性能进行对比分析.通过筛选地震波进行弹性时程分析、补充分析及抗震性能化设计;针对结构特点和薄弱环节进行分析并采取加强措...     

深圳冠泽金融中心超高层办公塔楼结构设计

深圳冠泽金融中心超高层办公塔楼采用带腰桁架的巨柱框架-核心筒结构体系,针对此稀柱网混合结构体系的结构设计、抗震性能要点进行了归纳总结;提出此类结构体系为了满足规范设计、抗震性能目标C,建议采取如下加强措施:增设带适宜刚度腰桁架的加强层以增强外框架刚度;加强层楼板采用钢梁+钢水平撑+钢筋桁架楼承板以可靠传递加强层外框架与核心筒间的剪力;设置约束型构造钢梁,与墙肢内型钢柱形成墙内约束型钢边框以提高底部、加强层核心筒的延性与整体性;多遇地震作用下,此体系核心筒需承担100%地震剪力。     

天津环渤海大饭店超限结构抗震优化设计

天津环渤海大饭店主楼高188.4m,采用带加强层的混合框架-核心筒结构体系。基于初始设计方案在选定的地震波下的大震弹塑性时程分析结果中出现的结构层间位移角超限、部分墙体损伤集中且较大等问题,进行了三次有针对性的结构方案调整。重点研究了核心筒墙体开洞、加强层刚度调整等措施对结构整体位移和关键构件损伤方面的影响,以及大震弹塑性时程分析方法在结构抗震优化设计过程中的应用,同时对比了有限元计算中核心筒墙体与框架梁之间采用铰接或刚接对整体结构刚度和位移的影响。最终在较为经济的条件下使结构在整体指标和构件性能两方面均达到了"大震不倒"的抗震设防目标。     

某超高层框架-核心筒结构减震性能研究

框架-核心筒拥有较好的抗震效果,整体性、刚度较好,但是在强震作用下水平位移较大,为减少结构的地震响应,文中分析某超高层框架-核心筒结构采用粘滞阻尼器的减震性能。采用MIDAS GEN杆系有限元软件对某超高层框架-核心筒结构进行PUSH-OVER分析,得到该结构薄弱层位置。分别在薄弱层、薄弱层中间楼层和薄弱层与薄弱层的中间楼层3种方案设置粘滞阻尼器对结构进行PUSH-OVER分析,对比原结构和3种布置阻尼器之后的层间位移和层间位移角。分析结果表明将粘滞阻尼器安装在非薄弱层减震效果不佳,阻尼器并非安装越多越好,将粘滞阻尼器放置在薄弱层减震效果是最好的,为同类工程减震设计提供理论支撑。     

框架核心筒内柱优化设计

某框架-核心筒高层建筑,原设计按规范要求设置了四根内柱,影响了建筑使用功能。对该方案进行了内柱优化设计,采用PKPM和Midas Gen两种有限元软件,对优化前后结构的抗震性能进行了反应谱分析,使用satwe对结构进行了中震分析,使用EPDA&PUSH对结构进行了大震弹塑性分析。分析结果表明,去掉4根内柱后,在小震作用下结构的基底剪力减小,层间位移角增大,最大层间位移角,轴压比,剪重比等指标都满足规范要求;在中震作用下层间位移角满足性能目标要求;在大震作用下,结构的最大层间位移角未超过1/100的限值,耗能情况符合抗震设计理念,满足大震不倒的要求。     

黏滞阻尼伸臂对超高层框架-核心筒结构抗震性能的影响研究

超高层框架-核心筒结构通常设置伸臂桁架以提高结构刚度并满足层间位移角等规范控制指标.采用PERFORM-3D软件建立了带有普通伸臂的刚性方案模型和带有黏滞阻尼伸臂的阻尼方案模型,对比了两种方案在多遇、设防、罕遇地震作用下的层间位移角及结构受力情况,比较了罕遇地震作用下两种方案的残余变形及结构的损伤情况,最后结合构件的耗能对结构损伤进行量化分析.分析结果表明:阻尼方案改善了刚性方案结构刚度突变的问题,结构的抗侧刚度分布更为均匀,同时有效地降低了结构内力;与刚性方案相比,阻尼方案结构顶部残余变形显著减小,核心筒以及外框架的损伤情况得到改善.在地震作用下,黏滞阻尼伸臂充当结构第一道抗震防线,提高了结构的抗震韧性,有较好的应用前景.     

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能分析

为了提高钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在地震作用下的协同工作性能及减小结构在竖向荷载作用下的变形差异,可采取以下措施：在钢框架上加设大型斜撑;在钢框架和核心筒之间增设伸臂桁架以及同时增设大型斜撑和伸臂桁架。利用有限元软件ETABS,对比分析了这几种结构形式的协同工作性能。分析结果表明：在钢框架上加设大型斜撑可明显提高结构的刚度,框架的剪力分配率更易满足规范要求,框架柱的材料利用效率更高;增设伸臂桁架对整体结构的刚度影响不大,但可有效减小铜框架和核心筒之间的竖向变形差;同时增设大型斜撑和伸臂桁架可显著提高钢框架一钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能。     

某超高层办公楼结构设计

某超限高层办公楼地下3层,地上57层,结构主屋面高度为296 m,采用带加强层的钢-混凝土混合框架-核心筒结构体系。采用ETABS和PMSAP等软件进行多遇地震弹性分析和楼盖舒适度验算。结果表明,结构的周期比、层间位移角、楼板舒适度均满足要求。伸臂桁架典型节点有限元分析结果表明,节点区应力低于钢材设计强度,没有出现应力集中现象。为保证结构"大震不倒"的目标,采用Perform 3D软件分析结构在罕遇地震下的反应,结果表明,核心筒、框架柱和伸臂桁架均未屈服,少量框架梁和连梁屈服,结构整体性能、构件变形和耗能指标均符合要求。     

高层建筑框架-核心筒结构分析

框架-核心筒结构由于具有较强的抗侧向刚度和杰出的空间性能,结构自重轻,其布局形式有利于建筑整体的受力性能,在高层和超高层建筑中得到普遍应用。超高层建筑通常结构功能复杂,使用性强,体型巨大,内部垂直交通等服务设施的空间合理设计至关重要。框架-核心筒结构中筒芯刚度大,能接受较大的地震剪力,使连梁先屈服破坏,而筒体能持续工作,框架结构主要承受竖向荷载,与筒芯保持良好的整体受力性,因此,在遇到地震作用的情况下,筒外框架柱的破坏程度要大于核心筒。本文综述框架-核心筒结构功能和受力特点以及高层建筑发展。     

深圳湾总部大楼罕遇地震作用弹塑性分析

深圳湾总部大楼为一栋高度为400 m的复杂超高层建筑,采用密柱框架 核心筒结构体系。密柱外框架由56根钢柱组成,梁柱连接采用完全偏心节点,外框架的刚度相对较弱。塔楼高区由于建筑体型收进,核心筒采用2层斜墙过渡收进。设计采用箱型钢梁和箱型钢柱组成密柱外框架,在核心筒剪力墙内埋设型钢加强,密柱外框架与核心筒剪力墙的抗震性能要求均提高至中震弹性。运用ABAQUS和BEPTA程序,将梁、柱和剪力墙的材料非线性在应力 应变层次上予以精确模拟,同时考虑结构的几何非线性,进行结构在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究结构在罕遇地震作用下的抗震性能。结果表明：密柱外框架具有较高的抗震承载力,可以起到第二道抗震防线的作用;结构的层间位移角满足规范的限值要求;密柱外框架与核心筒剪力墙的主承重构件均未出现明显损坏,结构具有较好的抗震性能。     

厦门国际银行总部大厦框架-弱连接双核心筒超高层结构方案选型

厦门国际银行总部大厦地下3层，地上45层，建筑檐口高度210m,结构存在外框不连续、核心筒呈双筒布置且筒间连系弱等不利情况，同时有楼板不连续、扭转不规则、刚度突变、构件间断、承载力突变、局部不规则等多项不规则情况。为解决上述问题，设计中对整体结构方案、连接体类型、加强层方案等进行了比选分析。整体结构方案比选了巨型框架-核心筒结构和外框不连续的非典型框架-核心筒结构两种方案，二者主要结构计算指标均能满足设计要求，综合建筑功能及外观效果要求，采用外框不连续的非典型框架-核心筒结构方案。对结构加强层进行了敏感性分析，确定了加强层加强构件类型、构件布置及楼层设置方案，采用连接体空间桁架，以较小的代价实现了良好的结构性能。