中国国际丝路中心大厦地下室结构设计

竖向荷载引起的地基总沉降及差异沉降是超高层结构设计中需重点考虑的技术难点。为提高基础刚度,减小差异沉降以及提高底板抗冲切承载能力,除基础能直接支承在基岩上的情况外,国内高度500 m左右的超高层均布置有地下室翼墙。中国国际丝路中心大厦建筑高度498 m,地上101层,地下4层,是否布置翼墙成为地下室设计的重点。针对该项目建筑平面布局,布置翼墙会严重影响地下室使用功能;同时,翼墙本身工程造价大且施工复杂。为此,对比分析了翼墙布置与否的两种模型的自振周期及位移角等指标差异,研究了翼墙开洞与否以及不布置翼墙三种情况下不同桩长方案对底板差异沉降的影响,验算了不布置翼墙情况下底板抗冲切及受弯承载力,并分析了上部结构收缩徐变、底板长期刚度折减对底板影响以及底板变形对核心筒内力影响。结果表明：设置地下室翼墙对结构整体指标影响很小;不布置翼墙,通过调整外框部分桩长,可以使底板差异沉降、底板及核心筒墙承载力均满足要求。为此,该项目未布置地下室翼墙具有可行性,且经济合理。     

不同抗侧移构件对框筒结构抗震性能影响

为研究抗侧移构件对框架核心筒结构内力的影响,分别通过改变抗侧移构件的尺寸、形状建立有限元模型,进行模态分析和弹塑性分析找出各模型性能点,在结构性能点下对结构的层间内力与层间位移进行对比分析。结果表明增大核心筒厚度比增大外框架柱截面面积、改变外框架柱截面形式更能提高结构的抗震性能;对于框架核心筒结构,在中低层核心筒是抵抗水平荷载的主要构件,而在高层外框架柱同样是抵抗水平荷载的主要构件。     

SRC框架-RC筒体混合结构抗震性能研究

选取结构刚度特征值和核心筒高宽比为参数,建立型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构非线性参数化模型。采用静力非线性分析方法,对混合结构目前存的主要问题进行研究,包括:混合结构主要破坏模式、内力分布、剪力重分配、竖向构件设计等。研究表明,混合结构破坏模式对其抗震性能影响很大,设计时应避免框架柱先于核心筒破坏的情况。在此基础上,以整体倾覆为理想破坏模式,对混合结构核心筒高宽比、结构刚度特征值、构件轴压比以及框架剪力分担率等主要设计指标提出取值建议。     

钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构性能分析

钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构是一种具有多道抗震防线的新型超高层结构体系。按美国规范对非加劲薄钢板剪力墙进行设计,采用ETABS建立该结构的计算模型,对其周期、位移、刚度比、构件内力等参数进行分析并研究加强层对其结构性能的影响。分析结果表明:大部分竖向荷载由外框架柱和钢板剪力墙的竖向边缘构件承担,内嵌钢板主要承担水平剪力,设置加强层能有效提高结构的抗侧刚度,但会导致刚度比和内力突变。     

某斜柱框架-核心筒结构楼板受力分析

以某斜柱框架-核心筒为研究对象,基于合理的混凝土塑性损伤本构模型和分层壳单元,采用有限元软件ABAQUS对结构楼板的受力情况进行分析。分析中考虑了恒荷载、活荷载及竖向构件差异变形和外框斜柱等因素对楼板受力的影响,并基于楼板应力的有限元结果和楼板配筋计算公式,得到了楼板配筋量,最终通过有限元模型验算了楼板配筋的合理性。分析结果表明,斜柱框架-核心筒结构的楼板不仅在恒荷载、活荷载下产生较大的内力,竖向构件差异变形和外框斜柱对楼板的受力也有较大影响,设计时要充分考虑。     

双向地震作用下框架-核心筒结构受力性能研究

采用有限元软件模拟单双向地震作用下框架-核心筒结构内力的受力性能,将单双向地震作用下构件内力进行对比,分析了双向地震作用对框架柱、框架梁、剪力墙、连梁内力的影响,得出了一些双向地震作用下框架-核心筒结构的内力分布规律。     

旋转斜柱框架-核心筒超高层结构受力分析与设计

对于旋转斜柱框架-核心筒结构,斜柱的存在会使斜柱本身、核心筒、梁和楼板产生比普通直柱结构更复杂的受力情况,使得旋转斜柱产生的水平扭矩对楼板传递扭矩的能力及核心筒的抗扭能力提出新的要求,需要考虑结构在竖向荷载下的变形和内力作为水平荷载分析工况的初始条件等。结合工程实例提出了该特殊体型结构设计的关键技术,研究了旋转斜柱对结构整体性能以及对楼板、核心筒等构件的影响,以及针对传力体系的特殊性和设计难点所采取的加强措施,确保该类结构的安全性。     

节点刚域在框架结构中的计算影响

在不同的结构体系中,节点刚域对于结构的整体刚度和构件的内力计算都有一定的影响。而在框架结构中,节点刚域的影响尤为显著。现以实际工程为例,对比了高烈度区在地震工况下,梁端、柱端的节点刚域在均考虑、均不考虑和只考虑其中一个时,四种情况下的结构模型,从而对考虑节点刚域后结构整体刚度和构件的内力进行了分析研究。     

梯段板构造及梯柱形式对框架结构及楼梯构件抗震性能的影响

为考察梯段板不同构造及不同梯柱形式对框架结构抗震性能的影响,利用SAP 2000软件建立7个钢筋混凝土框架结构模型,进行模态分析、反应谱分析及静力推覆分析。结果表明:不同梯柱形式对主体结构刚度及内力分布影响较大,对楼梯构件与主体结构整浇的框架结构,应考虑这种影响;对于整浇楼梯,考虑地震作用的影响时,应尽量采用4梯柱支承形式,将楼梯构件与框架柱分离,减小楼梯构件与整体结构的相互影响;若采用3梯柱支承形式,可在梯段板下端设置滑动支座或隔震防倒塌支座,减小梯段板的斜撑效应,使楼梯构件不坏或晚于整体结构破坏,保证楼梯间的安全岛功能。     

巨型型钢混凝土框撑-核心筒结构性能分析

巨型型钢混凝土框撑-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、巨型支撑、混凝土核心筒和伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的新型超高层结构体系。对设置X形和倒V形巨型支撑以及设置巨型支撑的同时去除巨型梁下层次柱的结构体系进行了分析。结果表明:设置X形巨型支撑可以使结构的整体刚度明显增大,提高了框架作为第二道抗震防线的承载力;倒V形巨型支撑对结构刚度的贡献相对较小,但引起的局部构件内力突变也较小;设置巨型支撑的同时去除次柱会造成局部构件的内力突变,但可以使巨型框架的主、次结构受力更明确,提高主结构的效率,同时满足建筑大开间的要求。     

肋片几何参数对肋片管表冷器性能影响的数值模拟

本文通过数值计算的方法,应用FLUENT软件对表冷器干工况进行了三维数值模拟。在模拟过程中,考虑了肋片管管壁面对肋片导热所引起的肋片表面温度分布场对换热的影响,分析了不同肋片高度、厚度以及肋片间距对肋片管表冷器换热性能的影响,同时讨论了肋片不同几何参数对表冷器肋片管肋片效率的影响。根据分析,建议肋片厚度取0.2～0.4mm,肋片间距取2.4～3.2 mm,肋片高度不超过18 mm。     

瘦腰型百叶窗翅片热力性能数值模拟

通过数值模拟方法得到常规百叶窗翅片和瘦腰型百叶窗翅片在流动传热单元内的速度场、温度场与压力场分布,比较分析二者的热力性能差异。结果表明,瘦腰型翅片百叶窗栅格较窄,截面上壁面阻力小,流速较快,边界层分离早,平均温度和出口温度均最低。瘦腰型翅片进出口压降小,阻力消耗低。Re_(Lp)=228~1 028范围内,f因子比常规翅片最大可降15.9%。相对于常规翅片,瘦腰型翅片j/f增幅高于11.3%。采用j/f 1/3作为评价指标,瘦腰型翅片综合性能仍优于常规翅片,且雷诺数越高效果越明显。     

Experimental study of the performance of geosynthetics-reinforced soil walls under differential settlements

The deformation performance and settlement failure mechanism of geosynthetics-reinforced soil (GRS) walls are the two key points of engineering design under the differential settlement. This paper presents model tests of deformation performance and failure mechanism of the GRS wall with and without lateral restriction under differential settlement conditions. The observation and measurement results, including force and vertical displacement of geosynthetics and lateral deformation of facing panels, indicate good settlement control performance of GRS wall during construction and under differential settlement. Results indicate that the influence of the stress state of facing panels on the settlement control performance of GRS wall cannot be ignored. And the differential settlement failure of GRS wall is likely to occur in the joint of facing panels and geosynthetics. For good illustrations, two analytical approaches about deformation and stress of geosynthetics were proposed based on elastic cable theory, in GRS wall with and without lateral restriction. The expressions exclude the necessity to carry out sophisticated numerical analyses to stress and deformation and may help to develop the design guidelines for such GRS wall.     

吊挂肋点支式玻璃幕墙玻璃肋抗风压性能试验研究

本文以某工程吊挂肋点支式玻璃幕墙抗风压性能实验为例,测得了吊挂点支式玻璃肋平面内和平面外的压力差一挠度曲线,并将试验结果与规范JGJ102-2003的计算结果进行比较。对现行规范中玻璃肋挠度计算和玻璃肋平面外的稳定进行了探讨,为今后规范的进一步完善和修订做了一些探讨工作。     

LNG空温式气化器管束传热特性

液化天然气(LNG)空温式气化器由翅片管管束组成,以节能环保的优势在LNG中小型气化站得到广泛应用。空温式气化器管束中的单根翅片管传热会受到相邻翅片管的影响,与大空间中的单根翅片管的传热过程存在差异,传统的传热设计中往往忽略管束中翅片管的传热差异,带来较大误差。针对空温式气化器管束传热特性展开研究,对涉及流固耦合传热问题的翅片管管束进行整场建模与求解,采用混合物模型和Lee模型求解管内LNG气化传热,得到了管束中不同位置翅片管的空气侧温度场分布及传热系数,建立了空气侧传热差异系数拟合公式,并用管束空气侧传热特性实验对拟合公式进行了验证。     

经脉幕墙钢骨架结构复杂力学性能有限元分析

中国泰州医药城会展中心工程首次采用具有造型美观、倾斜角度大、技术含量高的经脉幕墙结构,解决了钢骨架体系内力分布不均衡及局部变形量大的关键技术设计难题。在全面分析6种不同荷载组合的前提下,结合会展中心休息区经脉幕墙结构建筑设计要求,建立包含6 435个结点的不规则几何空间模型。通过修正的双重非线性有限元计算模型获得到最不利荷载组合条件下的不同杆件的轴力大小分布图和位移变化图,包括最大轴力、最小轴力及组合位移。计算结果满足结构设计的整体规范要求,而最大内力和位移分布情况为局部构造的特殊处理及施工过程控制提供了依据。     

Heat transfer enhancement of the AISI stainless steel 304 elliptical annular fin coated with the carbon nanotube

In this work, experimental heat transfer enhancement investigation on the AISI stainless steel 304 (AISI SS 304) elliptical annular fin with nano-coating of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and without nano-coating was carried out. The parameters, such as temperature distribution, thermal conductivity, convective heat transfer coefficient, shaped tube efficiency and fin effectiveness, are compared for different heat inputs. The result shows that the thermal conductivity of the stainless steel (AISI SS 304) was increased by 21.1% with MWCNTs coating. The surface temperature of the fin decreases with coating as thermal conductivity increases. Also, the convective heat transfer coefficient of the coated fin increased by 7%. The fin-shaped tube efficiency was increased by 6.2% and the fin effectiveness was increased by 21.8%. The uncertainty of the performance parameters was also determined, the values were±5%.     

L形边框单排配筋保温模块矮剪力墙抗震性能研究

进行4个足尺再生混凝土矮剪力墙试件的低周反复荷载试验,包括1个无EPS（模塑聚苯乙烯）保温模块剪力墙试件,3个带EPS保温模块剪力墙试件。对比分析各试件的承载力、延性、刚度、耗能和损伤演化规律|研究了保温模块及砂浆面层、再生混凝土强度、墙体分布钢筋配筋率对L形边框单排配筋矮剪力墙抗震性能的影响。研究表明：提高混凝土强度和分布钢筋配筋率可一定程度提高墙体的承载力和弹塑性变形能力|与无保温模块剪力墙试件相比,L形边框保温模块单排配筋矮剪力墙具有良好的抗震性能。     

底层大空间带暗支撑剪力墙结构振动台试验研究

进行了2个1/8缩尺的底层大空间部分框支剪力墙结构模型(其中一个模型的两片落地剪力墙配有暗支撑)的振动台试验,试验结构经历了弹性阶段、开裂直至破坏全过程,研究了结构在各个阶段的动力特性变化及动力反应,比较了两个结构模型的破坏形态,进行了弹性和非线性有限元时程反应分析。试验及分析结果表明,在混凝土开裂前的弹性阶段,带暗支撑剪力墙结构的抗震性能与普通剪力墙结构基本相同;在混凝土开裂后的弹塑性阶段,带暗支撑剪力墙结构的结构抗力明显大于普通剪力墙结构的结构抗力,带暗支撑剪力墙结构模型的底层最大层间位移反应比普通剪力墙结构模型的底层最大层间位移反应显著减小,带暗支撑剪力墙与普通剪力墙的破坏形态不同,带暗支撑剪力墙底部塑性铰区的高度显著大于普通剪力墙底部塑性铰区的高度。