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。     

基于B3模型的竖向构件差异变形分析

为研究巨型框架伸臂核心筒结构中由收缩和徐变引起的巨柱和核心筒的竖向差异变形,基于B3收缩徐变模型,采用应变增量法进行MATLAB编程,模拟荷载逐层施加的实际施工过程。对某一巨型框架伸臂核心筒结构进行了研究,考虑施工过程、混凝土收缩和徐变影响,对高层混凝土结构构件在竖向荷载作用下的竖向变形进行了计算;计算构件在楼板施工前后巨柱和核心筒的弹性、非弹性缩短以及竖向差异变形;进行了差异缩短变形分析,采用逐层修正法进行补偿。结果表明：考虑重力荷载、混凝土收缩和徐变时,巨柱和钢筋混凝土筒由收缩和徐变产生的非弹性变形占总变形的509／6以上,且该比例随时问呈增大趋势;巨柱和核心筒的收缩变形远小于徐变变形,收缩和徐变变形最终趋于一定值;楼板施工结束时竖向变形近似相等的构件,在楼板施工后一定时期的竖向差异变形很大;若顸层楼板施工结束时荷载全部施加完毕,则楼板施工后的最大竖向变形值出现在中间某一层;对于有具体要求的特殊结构,采用逐层修正法可降低差异变形在伸臂桁架中引起的附加内力。     

宁波新世界广场5号地块稀疏外框柱超高层塔楼施工模拟分析

对宁波新世界广场5号地块稀疏外框柱超高层塔楼分别采用一次加载模型、分层加载模型、构件施工时间差模型进行了考虑材料时变效应的施工模拟分析,分析了不同荷载施加方式对核心筒剪力墙和框架柱竖向变形、竖向变形差及杆件内力等的影响。研究表明,施工过程中荷载施加方式对结构内力和变形影响较大,结构设计时应根据结构特点选取合适的计算模型进行计算;收缩徐变引起的混凝土累积竖向变形占竖向构件总变形比例较大,施工阶段核心筒收缩徐变变形占总变形比例达45%;施工过程中由荷载施加方式和材料时变效应对结构造成的不利影响,可在构件设计阶段采用强度包络设计方法或施工阶段采取补偿变形差的方式来予以考虑。     

超高层框架核心筒结构混凝土长期收缩徐变效应分析

以一栋高度为300 m的超高层框架-核心筒结构为例,对外框柱分别采用钢筋混凝土柱、型钢混凝土柱和钢管混凝土柱以及钢管混凝土柱,在不同轴压比的状态下考虑施工找平和混凝土长期收缩徐变的影响,计算外框柱与核心筒之间的竖向变形差。结果表明:一般情况下,外框柱与核心筒剪力墙在重力荷载作用下的轴压比相差不大,两者的弹性压缩变形差不大;由于钢筋、型钢和钢管对混凝土收缩徐变的限制作用,外框柱的长期收缩徐变变形发展慢于核心筒剪力墙,有利于缓和外框柱与核心筒之间的竖向压缩变形差;若外框柱为钢管混凝土柱,且外框柱轴压比明显大于核心筒剪力墙时,两者的弹性压缩变形差较大,外框柱的收缩徐变变形发展亦大于核心筒剪力墙。超高层框架核心筒结构应采用合理考虑钢筋、型钢和钢管对混凝土收缩徐变的限制作用的模型进行分析,以合理评估混凝土长期收缩徐变效应对外框柱与核心筒之间的竖向变形差的影响。     

高层建筑结构在竖向荷载作用下楼板面内应力分析和工程实例

对于带斜柱、斜撑、转换桁架等的高层建筑结构,在竖向荷载作用下由于倾斜构件在水平向的分力导致楼板产生较大的平面内拉力,而高层建筑结构楼板设计时,并没有考虑竖向荷载引起的楼板平面内拉力的影响。结合深圳某带斜撑巨柱框架-钢筋混凝土核心筒高层结构,分析了在自重作用下楼板产生较大拉应力的原因,给出了"放"和"抗"相结合的应对措施和设计建议。     

超高层框架-核心筒结构竖向变形差的实测与分析

以南海荣耀国际金融中心为工程背景,对塔楼的12、23、35层、主屋面(169.75 m)及塔顶(179.50 m)楼层的外框架柱与核心筒进行设点观测。基于观测结果,得到从结构施工到结构封顶258 d后外框架柱与核心筒的竖向变形差,并对观测数据进行曲线拟合分析,预测出结构封顶2年后相对观测点的竖向变形差。利用有限元程序SATWE分析外框架柱与核心筒的竖向弹性变形差。考虑混凝土收缩徐变以及竖向构件含钢率的影响,利用有限元软件MIDAS/GEN的CEB-FIP 1990模型进行施工模拟,分析从结构施工至结构封顶2年后外框架柱与核心筒的竖向变形差;通过对比实测数据与有限元模拟数据,分析由竖向构件变形引起的框架梁端的附加弯矩可调幅度。结果表明:对于超高层框架-核心筒结构,考虑了混凝土徐变和收缩的实测变形差比弹性计算变形差小约70%,即由竖向构件变形差引起的连接处框架梁端的附加弯矩值比有限元的模拟值小很多。研究认为,DBJ 15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》第5.2.4条中,对高层建筑结构中框架梁附加弯矩的调整幅度上限值可提高到40%。     

海南大厦主楼结构竖向变形分析

海南大厦主楼为位于高地震区的复杂超限超高层建筑,主楼高为198.6m,地下4层,地上46层,结构体系采用了钢管混凝土柱钢框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。参考欧洲规范EC2关于混凝土弹性模量变化、徐变和收缩的时变效应的规定,采用SAP2000软件,建立了考虑施工过程模拟有限元模型,分析了外框架柱与核心筒的竖向变形及差异。同时对比一次性加载、不考虑混凝土时变效应的施工模拟、考虑混凝土时变效应的施工模拟三种分析中的变形差异,可知结构的非线性弹性变形约占总变形量的50%左右。此外分析了伸臂桁架、防屈曲支撑在考虑施工过程、混凝土时变效应下的内力情况,表明斜杆在恒加活荷载作用下由于墙柱竖向变形的差异产生了较大的内力,在设计时应当予以重视。     

武汉江城之门大跨刚性连体超高层混合结构收缩徐变分析

武汉江城之门为双塔高位连体的门形超高层建筑，建筑高度241.9m,采用钢管混凝土柱框架+核心筒+加强层+连体巨型跨层桁架结构体系，核心筒角部及相交处内嵌钢骨，部分楼层内嵌钢板。采用SAP2000软件分别建立基于CEB-FIP 90、CEB-FIP 2010、GL2000理论的分析模型和无连体单塔模型，进行了考虑收缩徐变的非线性阶段施工模拟分析，对比了典型竖向构件变形和内力重分布结果。分析结果表明，伸臂桁架可有效平衡外框柱和核心筒的竖向变形差异；高位刚性连体的布置加大了外框柱和核心筒的竖向变形差异，其差异主要为弹性变形，收缩徐变引起的附加变形差异较小；混凝土收缩徐变带来的竖向构件轴力重分布表现为核心筒剪力墙卸载，外框柱和剪力墙内嵌钢骨加载，轴力变化最大值位于连体相邻下部楼层；对伸臂桁架和腰桁架内力影响主要体现为弦杆轴力的增大。     

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。     

斜交网格不同结构形式的侧移规律研究

为获得斜交网格筒体不同结构形式在竖向荷载作用下的侧移规律,分别建立斜交网格外框筒结构模型、仅设核心内筒的斜交网格结构模型及在核心内筒基础上增加楼板的斜交网格结构模型,并分别在3个模型顶部施加竖向荷载进行加载分析,通过改变荷载大小分析每个模型的侧移规律。研究表明:斜交网格筒体结构在竖向荷载作用下的侧移表现出特有的连续变形规律,且仅外筒、设核心筒、设楼板后对结构侧移规律的影响也不尽相同;楼板对结构侧移的限制效果较核心筒显著,且楼板较大程度地改变了结构的侧移曲线。     

浙江智慧之门混凝土核心筒-巨柱钢斜撑超高层结构体系分析与设计

浙江智慧之门是总高度为280m的双塔超高层,是杭州标志性建筑之一。对混凝土核心筒+巨柱框架+钢斜撑结构进行了重力和风荷载作用下受力分析;研究了结构在地震作用下动力特性及巨柱斜撑外框架受力特点;介绍了巨柱斜撑外框关键节点受力分析及结构设计;另外通过塔楼全过程施工模拟,分析了墙柱混凝土收缩徐变对钢巨柱及斜撑内力的影响,提出构件设计中应力比应留有足够余量以确保结构安全。     

字节跳动后海中心大厦结构分析与设计

字节跳动后海中心大厦结构高度146 m,共32层,塔楼西南侧带一跨5层裙房,结构高度23.8 m,地下室共4层,埋深20.1 m。地上塔楼采用型钢混凝土外框柱+钢筋混凝土核心筒+钢梁的混合结构体系,基础采用端承摩擦型旋挖灌注桩。结构存在大悬挑、室外空间斜板、外框斜柱、穿层柱、楼板不连续等设计难点。采用两种不同的计算程序分析室外空间斜板在水平荷载作用下楼层剪力的传递规律;采用CQC与时程法对大悬挑结构的竖向地震作用进行验算;对悬挑露台进行舒适度计算并采用TMD进行舒适度控制;分析斜柱转折楼层在重力荷载作用下的楼板应力,采取增加板厚及配筋的加强措施;对复杂关键节点进行有限元分析。分析表明,对结构关键部位采取相应的加强措施可满足正常使用和既定的抗震性能目标要求     

带斜柱转换层的超高层结构施工过程仿真分析研究

以深圳市汇德大厦超高层复杂建筑结构为工程背景,采用精细有限元仿真分析方法,研究阶段施工、混凝土收缩徐变、施工顺序、楼板预应力等因素对结构受力和变形的影响程度,为工程实际施工提供全面的理论预测数据。主要研究内容:施工全过程仿真与结构整体一次性加载模拟对比分析、考虑混凝土收缩徐变效应的影响分析、核心筒超前外框架施工不同层数的影响分析、转换起始层楼板预应力的影响分析。研究结果表明,考虑施工全过程的结构仿真分析结果比整体一次性加载的结果更符合实际施工情况;混凝土收缩徐变效应对超高层结构存在比较显著的影响;核心筒超前外框架施工会影响外框架与核心筒竖向变形差;楼板预应力在一定程度上可改善因转换层斜柱水平推力引起的楼板和梁的受拉状态。     

佛山坊塔斜柱外框结构设计

佛山坊塔造型独特,体型复杂。针对斜柱外框设计中的主要问题,如立面结构方案选型、竖向变形分析、抗风设计和构件设计等,提出了相应的解决方法和设计思路。结合建筑立面和受力性能确定外框结构布置方案;通过风洞试验得到结构设计的风荷载;基于风荷载的基本概念确定风荷载的输入方法;利用屈曲后强度对构件进行设计。可供类似工程参考借鉴。     

扭转体型框架-核心筒结构的力学简化模型分析

以某扭转体框架-核心筒结构为背景,建立简化模型,推导楼面扭矩计算公式,并采用有限元软件Etabs对扭转体结构简化模型进行对比验证,结果表明:力学简化模型与有限元分析结果较为符合.楼面扭矩主要由于外框柱的倾斜而产生,并最终分解为框架柱扭矩、沿楼面扭转方向的剪力以及核心筒截面上的剪力.楼板的弹性与刚性假定、梁构件以及核心筒均会对楼面扭矩的分配产生不同程度的影响.     

钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异补偿对结构性能的影响

经过多种补偿方案的比较,提出钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异的楼层组优化补偿方案,并研究竖向变形差异补偿对结构的内力和变形的影响。利用有限元程序SAP2000进行结构分析,在分析中分层施加竖向荷载,考虑混凝土收缩和徐变的影响。分析表明,钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异楼层组优化补偿方案,既能保证补偿的精度,又经过优化使施工更为方便,是一种比较合理的补偿方案。采用楼层组优化补偿方案可以使楼层的最大累积变形差异明显减小,保证水平构件的水平度。在补偿结构中,只有位于平面四角处的连系梁内力减小较多,其他梁或柱的内力变化很小。与原结构类似,在补偿结构中,钢框架柱之间的竖向变形差异远远小于柱-筒之间的竖向变形差异。     

大偏心核心筒超高层结构受力性态与设计关键技术

偏置核心筒结构和传统的居中核心筒结构受力有所不同，主要表现在竖向荷载作用下结构的水平变形较大、扭转效应明显、墙肢拉应力较大等方面。以高度250 m大偏心核心筒结构为例，对比了钢结构体系与混合结构体系下结构的受力性能与经济效益。采用数值分析方法，从结构和构件两个层次研究了核心筒不同偏置程度、不同结构高度下的结构受力性能，在整体结构层面总结了竖向荷载下结构水平变形、结构扭转指标等随偏置程度及结构高度等因素的变化规律，在构件层面总结了偏置程度对剪力墙受力性能的影响。研究结果表明，采用预伸长框架柱的方式可控制竖向荷载作用下结构水平变形，通过调整剪力墙厚度或设置支撑等方式可控制结构扭转，通过增设型钢或预应力的方式可达到有效控制墙肢拉应力的目的。     

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。     

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。     

某高层建筑混凝土核心筒-外框架竖向变形差值研究

某高层建筑采用混凝土核心筒-钢管混凝土外框架结构体系,考虑到混凝土的收缩徐变效应,核心筒-外框架会产生竖向变形差值,从而使核心筒-外框架水平连接构件产生竖向位移差值并导致施工内力产生.采用ANSYS软件中的生死单元法模拟施工过程,计算高层结构核心筒-外框架竖向变形预调值,同时分析连梁端部采用不同连接时连梁和楼面板的受力...