高烈度区型钢混凝土超高层建筑结构设计研究

某综合办公楼地下2层,主楼地上46层,高度188m,主楼采用型钢混凝土筒中筒结构体系,内、外筒抗震等级均为特一级。南侧入口门厅4层通高,南侧外筒柱中部6跨层1～8为呈约11.8°角的外斜柱,并在层1～4抽除一根外筒中柱,在层5形成局部高位转换。主体结构抗震设计采用抗震性能化方法进行设计。采用SATWE,PMSAP,ETABS,MIDAS等多个计算软件对该结构体系进行整体及局部的计算和分析,包括多遇地震抗震分析及弹性时程分析、中震抗震分析、罕遇地震弹塑性静力推覆分析及弹塑性时程分析,各项计算结果能够满足规范的相应要求。整栋楼模拟地震振动台模型试验与底部斜柱及斜撑转换构件静力试验结果表明,设计能够达到预设的抗震设计性能目标,说明结构体系可行,结构构件选用合理。     

天津大学新校区综合体育馆结构设计

天津大学新校区综合体育馆结构高度为23.35m,采用了框架、框架-剪力墙结构体系,部分竖向构件采用锥筒柱,屋盖部分采用多种形式的混凝土拱壳。简要介绍了该工程的结构体系和弹性计算结果,对结构关键构件进行了补充分析,并通过特征值屈曲分析,阐述了构造措施对结构整体稳定和位移的影响,以及混凝土拱壳与竖向构件铰接连接、Y形转换框架柱、密梁空心楼板等关键技术的应用。     

鄂尔多斯国泰商务广场超限高层结构设计与分析

鄂尔多斯国泰商务广场由6栋高层和3座大底盘裙房组成,其中两栋为地上57层的超限钢-混凝土混合结构,结构高度接近240m。工程采用了底部带斜撑转换的型钢混凝土外框筒-钢筋混凝土核心筒的结构体系,未设置结构加强层。介绍了工程的特点和结构体系的选择,针对结构的超限情况提出相关的抗震措施。采用SATWE和ETABS有限元分析与设计软件进行了小震和中震的弹性计算,采用ABAQUS软件进行了大震动力弹塑性时程分析进行验证。重点介绍了斜撑转换结构的设计思路和计算方法,此外,设计还对转换斜撑节点进行了细致的有限元分析。分析结果显示,工程各项计算指标比较理想,整体设计满足规范要求。     

招商银行深圳分行大厦主塔楼结构抗震性能化设计

招商银行深圳分行大厦主塔楼结构高度为160.2m,外框架存在两次斜柱转换,高位转换以下采用钢管混凝土柱、钢梁框架+钢筋混凝土核心筒,高位转换以上采用钢筋混凝土柱+钢筋混凝土梁+钢筋混凝土核心筒结构体系。采用SATWE,MIDAS/Building软件对结构进行了整体计算和弹性时程分析,采用ABAQUS软件对结构进行了大震弹塑性分析;采用ANSYS软件对斜柱转换进行了节点分析,对底部跃层柱进行了屈曲分析。计算结果表明,结构各项指标均满足规范相关要求,最后通过概念设计对关键和重要构件作了适当加强,在构造措施方面亦作了相应处理,整体结构满足小震不坏,中震下主要构件不屈服、震后可以修复,大震不倒塌的抗震设防目标。     

大连新世界大厦超高层续建工程设计研究

停建多年的工程项目重新续建时,由于续建方案改变,许多新的使用功能要求导致结构体系发生改变,这种变化不但引起结构适用设计标准规范的符合性差异,而且新建与已建部分的联结可靠安全要求以及新旧高层建筑结构相互影响也需要妥善处理。对续建工程可行性进行的评估中,复核了原设计图纸,并根据已建成部分结构检测结果和续建要求的建筑方案进行综合分析,采用原设计的抗震设计标准与现行有效的标准分别进行考核,即二段式设计,原结构必须满足现行规范承载力要求;对续建结构方案进行整体优化,采用钢管混凝土结构,减轻重量,加强整体构造,旧结构构件由于规范差异引起的构造缺欠,采取适当加固措施,使之达到性能化设计要求。上部续建结构优化目标主要集中于加强层数量位置和转换桁架结构形式。通过优化后,确定在15、26、37层设置伸臂桁架加强层,层间位移满足现行规范要求;采用重量较轻并与原有结构拼接安全的钢管混凝土转换桁架系统。     

浅论型钢混凝土桁架在复杂高层转换层中的应用

亚新办公楼是郑州地区结构较为复杂的超限高层,采用对称的钢筋混凝土框架一核心筒双塔体系,其主要的受力构件为型钢混凝土转换桁架、型钢混凝土组合柱、钢筋混凝土梁。文中在结构的整体计算分析和中震不屈服分析后,详细介绍了型钢混凝土组合柱和型钢混凝土转换桁架的材料选择、结构布置、内力计算方法,以及在设计过程中所考虑的一些问题和节点处理的方法。计算结果表明,通过提高结构的整体性和对构件的合理设计,结构的整体变形、周期比、位移比均满足规范要求,为类似工程的设计提供参考。     

新型环形钢牛腿转换节点的受力性能有限元分析

闽投营运中心采用竖向构件为钢管混凝土柱的框架-支撑芯筒结构体系。结合盖挖逆作法进行施工时,需在地下室顶板对防震缝两侧的钢管混凝土柱进行单、双柱转换。对6种转换节点方案进行比较,最终选用新型环形钢牛腿转换节点作为单、双柱的转换方案。转换节点承担的荷载巨大且受力情况复杂,采用ABAQUS有限元软件对节点的力学性能进行数值模拟和分析。结果表明,新型环形钢牛腿转换节点构造可靠,能够满足中震弹性的抗震性能设计目标。     

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。     

某住宅楼检测鉴定及加固设计

某住宅楼原设计为上部5层砖混、下部1层框架剪力墙的6层混合结构,经现场检测,实际施工为8层,底框梁截面小于原设计值,其桩基混凝土强度推定值为16.9MPa,达不到原设计C30混凝土的强度等级。本文通过现场检测、承载力计算将原结构体系改为多层砌体结构房屋,并进行相关构件的加固处理,可供类似工程参考。     

C100高强混凝土框架-核心筒高层建筑结构抗震性能研究

高强混凝土与普通强度混凝土相比,具有节材、可有效减小结构构件的截面尺寸等优点,同时,可提高结构的极限弹性层间变形能力,使得结构竖向构件中震弹性设计(甚至大震弹性设计)存在可能性.本文对一栋7度区300m高的C100高强混凝土框架-核心筒结构抗震性能进行了系统研究,并与C60混凝土框架-核心筒结构进行对比分析,结果表明:...     

配置600 MPa高强钢筋混凝土梁跨中挠度试验研究及计算方法

为研究配置600 MPa高强钢筋混凝土梁的跨中挠度及其计算方法,设计了 6组12根受弯梁,主要变化参数为配筋率和混凝土强度,对其进行静力受弯试验.分析了正常使用阶段各级荷载下的截面高度方向混凝土应变与纵向受力钢筋应变、荷载-跨中挠度全过程曲线等.试验结果表明:配置600 MPa级高强钢筋的混凝土梁混凝土的应变变化符合平...     

500MPa钢筋预应力混凝土梁疲劳受力性能试验研究

进行了3根采用HRB500级钢筋作为非预应力筋、钢绞线作为预应力筋的预应力混凝土梁的疲劳受力性能试验。对预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的500MPa级钢筋应力、钢绞线应力、混凝土应变以及疲劳荷载下裂缝和刚度变化的特点进行了较详细分析,并对250万次疲劳作用后的试验梁剩余静载承载力和受力特点进行了分析。试验研究结果表明,采用500MPa级钢筋作为非预应力筋的预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的受力性能良好,500MPa级钢筋的抗拉强度能够充分发挥,试验梁的剩余静载承载力较高,钢绞线和非预应力钢筋都能达到屈服强度,表现出较好的延性。为我国混凝土结构设计规范进一步修订时在预应力结构中采用500MPa级钢筋作为非预应力筋提供了参考依据。     

配置高强钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对8根配置500 MPa钢筋和4根配置400 MPa细晶钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,观测试件的裂缝发展过程,了解此类构件的裂缝特点,为工程中推广应用500 MPa钢筋和400 MPa细晶钢筋提供试验依据。试验结果表明,配置500 MPa钢筋和400 MPa细晶钢筋的受弯构件裂缝发展规律与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,但在正常使用状态下,按照现行混凝土结构设计规范对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值均大于试验值。同时,结合其它67根配置高强钢筋的混凝土梁试验数据,评估了现行混凝土结构设计规范裂缝宽度公式的适用性,并在该规范的计算模式基础上,提出平均裂缝间距及短期最大裂缝宽度计算的修正公式,修正公式的计算结果与试验结果符合较好。     

预应力高强混凝土梁抗震性能试验研究

对三根混凝土强度等级为C80,纵筋为1860级钢绞线和HRBF500级钢筋的预应力混凝土梁进行低周反复加载试验,在此基础上对其抗震性能进行分析和研究。结果表明,预应力高强混凝土梁的破坏状态为受压区混凝土压碎,受拉钢筋和钢绞线均未拉断;由于高强混凝土脆性较大的特点,试件在反复荷载作用下破坏较为突然,承载力退化较快;试件的滞回环较饱满,有一定的耗能能力;试件的屈服强度和极限强度随换算配筋率的增大而增加,延性系数则随换算配筋率的增大有所减小。试验所采用的中等配筋率的预应力高强混凝土梁,在低周反复荷载下有一定的变形能力;预应力高强混凝土梁有较好的变形恢复能力;较小的预应力强度比有利于提高预应力混凝土构件的耗能能力。     

高强钢筋轻骨料混凝土梁短期裂缝试验研究

进行了10根配置400MPa和500MPa高强纵筋的陶粒轻骨料混凝土梁受弯性能试验,获得了10组裂缝间距和39组短期裂缝宽度数据,并收集了国内外27根高强钢筋轻骨料混凝土梁的裂缝试验数据。采用以上数据,分析了钢筋轻骨料混凝土梁的裂缝特征,并评估了JGJ 12—2006《轻骨料混凝土结构技术规程》中裂缝计算公式的适用性。结果表明,JGJ 12—2006的短期裂缝特征值计算方法仍适用于高强钢筋轻骨料混凝土梁,但按其公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度与试验值有一定偏差,二者之比的均值为0.992、1.276和1.037,因此建议对JGJ 12—2006中公式的部分参数进行修正。通过对试验数据的回归分析,得到了梁侧面受拉纵筋中心处裂缝宽度的修正计算式,以及梁侧面受拉钢筋中心处与受拉边缘裂缝宽度的换算关系式,建议公式计算得到的裂缝宽度和试验值吻合较好。     

细晶高强钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

细晶高强钢筋是我国冶金行业研究开发的新型热轧带肋钢筋,其抗拉屈服强度标准值达500MPa以上。通过9根纵筋及箍筋均采用细晶高强钢筋的混凝土梁的受剪试验,分析其受力特点、破坏形态以及影响受剪承载力的主要因素。结果表明,细晶高强钢筋混凝土梁的受剪性能与普通低合金热轧带肋钢筋混凝土梁基本相同,其受剪承载力仍可按现行GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》规定的公式计算,取箍筋抗拉强度设计值fyv=360 MPa,有足够的安全储备,为细晶高强钢筋的工程应用提供了依据。     

钢筋超高性能混合纤维混凝土梁力学性能试验研究

超高性能纤维混凝土具有高强度（抗压、抗拉）、高延性和高耐久性的优势,但其抗拉强度仍远低于抗压强度。将端钩型和哑铃型钢纤维按不同比例混合,采取自密实成型和常温标准养护方法,试验研究了配置440MPa纵向钢筋的超高性能纤维混凝土梁。通过12根梁的静载试验,研究了钢纤维体积率为2.0%和2.5%时,不同纤维混合比例的钢筋超高性能纤维混凝土梁的力学性能。试验结果表明：加入钢纤维后梁的极限荷载和延性显著提高;在纤维体积率2.0%时,钢筋超高性能纤维混凝土梁比配筋相同的钢筋混凝土梁承载力提高20%~41%,延性系数提高3.9~6.7倍。钢筋端钩纤维混凝土梁的承载力和延性较钢筋混凝土梁分别提高39%和5.1倍,钢筋哑铃纤维混凝土梁的承载力和延性分别提高20%和3.9倍;钢筋混合纤维混凝土梁的承载力介于钢筋端钩和钢筋哑铃纤维混凝土梁之间。参照现行规范提出了钢筋超高性能纤维混凝土梁正截面极限弯矩的计算方法,计算结果与试验结果吻合较好。图11表6参17     

配置高强钢筋的后张有黏结预应力梁短期裂缝试验研究

进行了29根配置500MPa级钢筋的后张有黏结预应力混凝土梁的受弯性能试验,获得了29组裂缝间距和96组短期裂缝宽度数据;收集了国内外29根后张有黏结预应力梁的裂缝试验数据。采用以上试验数据,分析了后张有黏结预应力混凝土梁的短期裂缝特征,并评估了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中裂缝计算公式的适用性。研究结果表明：规范GB 50010—2010的短期裂缝计算方法仍适用于配置高强钢筋的后张有黏结预应力梁,按其公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度较试验值普遍偏大,二者之比的均值分别为1.086、1.313和1.263。因此,建议对GB 50010—2010规范公式部分参数进行修正,并建议将计算裂缝宽度明确为梁侧面最外排受拉钢筋中心处、钢筋应力取为最外排受拉钢筋的应力。通过参数回归分析,得到裂缝宽度的修正计算公式,并提出梁侧面最外排受拉钢筋中心处与受拉边缘、预应力筋中心处的裂缝宽度的换算关系式,建议公式的计算值和试验值符合较好。     

钢筋超高性能混合钢纤维混凝土梁受剪性能研究

自密实超高性能钢纤维混凝土具有高强、高韧、高流动性和高耐久性的优势,但其抗拉强度仍远低于抗压强度。通过静力加载试验,研究超高性能纤维混凝土梁的抗弯性能,以及配置550 MPa受拉纵筋时超高性能钢纤维混凝土无腹筋梁,在剪跨比分别为2.5、3时的受剪性能。试验梁的钢纤维体积率为2%,其中超细钢纤维和端弯钢纤维以3∶1比例混合,基体混凝土强度大于C100的强度,梁试件采取自密实成型和常温标准养护方法。试验结果表明:与无钢纤维混凝土梁相比,混合钢纤维超高性能混凝土梁的极限荷载和延性得到明显改善。无腹筋梁的初裂荷载提高了25%～180%、裂缝宽度0.2 mm时的荷载提高了73%～183%、极限荷载提高了68%～317%、延性提高了3.2倍～4.4倍。     

纤维混凝土梁抗弯:试验、解析模型和设计

对单调和循环荷载下普通以及纤维混凝土梁的抗弯性能进行分析。在12根梁的顶部和底部配置纵向螺纹钢和横向箍筋,并在强度30MPa混凝土中掺入体积分数为1%的钩状钢纤维。对梁进行三点弯曲试验,梁截面为正方形,边长为150mm,长度600mm,保护层厚度分别为5,15,25mm。研究结果表明:随着纤维含量的增加,梁的承载力增加,延性更好。同时减少了循环荷载下的退化。此外,加入纤维降低了保护层开裂的程度,在保护层厚度较大时也是如此。将普通混凝土抗剪强度的解析表达式拓展到钩状钢纤维混凝土试验梁,根据荷载-挠度曲线,采用非线性有限元程序(DRAIN-2DX)进行抗剪强度计算。在考虑规范中纤维混凝土抗压和抗拉性能的基础上,对程序进行修正,检验试验数据。最后,为解决单筋截面的延性问题,对纵横向钢筋的比率进行了优化。此外,得到了抗剪强度并与欧洲和国际标准进行了比较。