某超限高层办公楼结构设计

某超限高层办公楼采用钢管混凝土叠合柱框架-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架结构体系。地处较高烈度区的Ⅳ类场地,存在高度超限、构件间断、承载力突变、局部穿层柱等不规则项,属于超限高层建筑。结构设计过程中进行了小震弹性分析和大震动力弹塑性分析,针对结构的薄弱部位采取了一系列有效的加强措施。采用基于性能的设计方法进行结构抗震设计,可以实现预期的D级抗震性能目标。同时还对框架柱的选型进行了比对分析,对外围框架柱与核心筒的竖向变形进行了施工模拟分析,对加强层伸臂桁架节点进行了有限元分析,分析结果表明:结构安全可靠,满足预设的性能目标。     

某超高层结构连接节点的非线性有限元分析

某超高层采用框架-核心筒结构体系,在内筒与核心筒之间采用伸臂桁架连接。介绍了这种结构形式的特点,利用有限元软件LS-DYNA分析了在控制工况作用下伸臂桁架与混凝土核心筒连接节点的工作性能,考察了伸臂桁架对混凝土墙体的影响及节点的破坏形态。结果显示,在荷载标准组合作用下,混凝土剪力墙及节点满足设计要求;在最不利工况作用下,混凝土剪力墙满足承载力极限状态要求;采用铸钢节点后满足强节点的设计要求。     

中国华能集团某办公楼关键节点弹塑性分析

华能集团人才创新创业基地办公楼东侧结构单元,采用混合结构体系(局部6-15轴至6-19轴为四层顶托柱转换)。因造型奇特,受力复杂,结构存在多处关键构件,如悬挑桁架与剪力墙核心筒连接处节点、球形办公室与支撑桁架连接节点等,为保证结构的安全性,利用ABAQUS分析软件,对这些关键节点进行了有限元建模,在大震工况下对关键节点的性能进行了弹塑性有限元分析。结果表明:在大震下,各关键节点除局部单元出现塑性外,节点的整体性能处于弹性状态,满足大震不屈服的抗震性能要求。     

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。     

上海中心大厦巨型框架关键节点设计研究

上海中心大厦主体结构采用巨型框架-伸臂-核心筒结构体系，节点设计是巨型框架设计中的关键环节。介绍了基于性能的节点设计原则，研究了伸臂桁架与巨型柱连接节点、环带桁架螺栓拼接节点两类典型节点。伸臂桁架与巨型柱连接节点，节点区受力复杂，同时承受较大的轴力与弯矩，运用有限元方法对该类节点简化设计公式的适用性进行了验证。研究表明：简化设计公式能够满足工程精度要求，可作为该类节点初步估算的验算公式；环带桁架螺栓节点具有螺栓拼接长度超长、螺栓数量多、构件截面大及拼接板材厚度大的特点，运用有限元方法研究了该类节点的传力机理，并对螺栓拼接节点的安全性进行了考察。研究表明：该类节点满足指定性能需求下的承载力设计要求，螺栓传力呈现两端大，中间小的受力性态，但随荷载的增加螺栓传力不均匀性呈降低趋势；同时研究还表明，螺栓拼接长度较长会改变构件的力学特性。图15表2参7     

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。     

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。     

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。     

横琴新区十字门国际金融中心大厦伸臂桁架节点受力性能分析

珠海横琴新区十字门国际金融中心大厦超高层塔楼建筑总高336.55m,主要屋面高度300m,采用带加强层的框架—核心筒混合结构体系。本工程结合避难层(31层、44层)共设置两道加强层,加强层采用周边带状桁架和伸臂桁架的形式。为进一步研究加强层伸臂桁架与剪力墙连接部位的受力性能,选取两种典型伸臂桁架节点进行细部分析。在与文献中模型节点试验结果对比验证的基础上,对本工程伸臂桁架两种典型节点进行了非线性有限元分析,重点研究了节点区域构件传力与应力分布特性。分析结果表明,在最不利荷载组合作用下,节点区域型钢处于弹性受力状态,节点核心区混凝土工作性能良好,伸臂桁架节点安全可靠。此外,对节点有限元分析中模型隔离方法与简化、边界条件施加和分析结果判定等需注意问题进行了探讨和总结,为类似工程分析提供参考。     

基于杆系模型的钢板外包式伸臂桁架-核心筒剪力墙节点设计方法研究

伸臂桁架在高层、超高层建筑中应用广泛,其中伸臂桁架与核心筒剪力墙连接节点至关重要。本文对一种新型的钢板外包式伸臂桁架与核心筒剪力墙节点进行非线性数值模拟,对有限元模型与实际结构的相似性进行了分析,重点研究了节点外包钢板和端柱的受力机理,提炼出关键参数和设计原则,随后建立了相应的计算公式,最后对杆系计算模型进行了修正并提出完整的节点设计流程。分析结果表明,本文简化的有限元分析模型合理,可以反映真实结构中节点的受力情况。外包钢板的轴力衰减速率是确定外包钢板长度的关键参数,随混凝土强度、轴力增加和外包钢板高度的降低,轴力衰减速率均有明显增加。端柱外包钢板的应力水平以及连梁轴力分担比例和节点水平位移随端柱高度的收敛性可以作为确定端柱高度的原则,随端柱长度和水平荷载的增加,端柱高度均有明显增加。通过与精细有限元模型结果进行对比,证明修正后的杆系计算模型简便易行且具有较高精度。本文研究为这种新型伸臂桁架-核心筒剪力墙节点在工程中的应用提供了完整的设计方法。