地基不均匀沉降对CCTV新台址主楼变形预调值的影响及分析

中央电视台(CCTV)新台址主楼由两倾斜塔楼、L形大悬臂以及裙房组成,其特殊的造型设计使得施工过程结构的变形发展异常复杂。由于施工采用两倾斜塔楼独立安装、大悬臂从塔楼逐步悬伸对接的施工方案,导致在施工过程中,上部结构除了在自身荷载作用下产生变形外,还会随着地基不均匀沉降而发生变形。因此必须对结构构件的安装位形设置预调值,以保证施工完成后的结构位形达到设计位形,否则成型位形将不满足设计要求,甚至会导致大悬臂结构无法顺利安装。本文建立了基础与上部结构的一体化有限元模型,考虑了桩、土、筏板与上部主体结构的相互作用,分析评估了地基沉降对结构变形的影响。计算结果表明,考虑地基不均匀沉降,其变形预调值在悬臂端,竖向增大了11.9mm(竖直向上为正),水平向分别增大了-16.6mm(正南方向为正)和10.6mm(正东方向为正)。施工实践证明,按照考虑基础不均匀沉降影响获得的结构变形预调值安装,可以保障大悬臂准确合拢。     

CCTV新台址主楼结构设计与思考

CCTV主楼为倾斜双塔连体结构,位于8度抗震设防区,设计使用年限为100年,属特别复杂超限超高层连体建筑。主体结构采用刚度较大的支撑外筒结构体系。新颖的结构体型给结构设计及施工带来了很多新课题和难点。通过采用性能化的抗震设计方法以及理论分析与试验研究相结合,对结构关键技术如施工模拟、高含钢率SRC柱、罕遇地震下的弹塑性时程分析、新型节点构造的应用以及防连续倒塌等加以综合研究与分析,很好地解决了工程中遇到的技术难题。施工过程中的应力和变形监测结果也初步验证了结构设计方法的正确性和可靠性。CCTV主楼结构经历了艰辛的设计历程,其设计成果是对现有设计理念、设计方法的丰富和推进,同时也在设计理论、抗震性能化目标、现行规范运用、复杂形体建筑设计等方面引发了新的课题和思考。     

CCTV新台址主楼抗震性能研究

中央电视台新台址主楼建筑造型和结构体系独特,结构动力特性和地震响应异常复杂。本文首先研究了结构的自振特性,研究结果表明,其1、2阶振型表现为沿两塔楼对角线方向的平动变形,并伴随塔身扭转变形以及大悬臂竖向振动,其3、5、7阶振型以扭转为主。在自振特性分析的基础上,应用有限元数值方法对结构的小震、中震弹性响应进行了分析。通过对构件承载性能的分析建立了弹塑性计算模型,并应用此模型进行了结构大震弹塑性时程响应和静力弹塑性推覆分析,依据抗震性能指标校核了结构及构件的承载力。基于FNA进行的大震弹塑性时程分析表明,最大层间位移角满足1/50的限值条件。推覆分析分别采用以加速度相关和质量相关的横向力分布模式,正、反向加载进行计算,按照目标位移法和能力谱法确定结构的地震响应以及推覆过程中塑性铰的分布状态。基于三套地震作用参数(《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),100年使用年限换算设防烈度及地震安评报告)的计算结果,综合评估了结构的     

桩基基础的发展及其应用

介绍了桩基础在现代建筑中的广泛应用，分析了目前传统设计方法存在的一些不足，阐述了在设计中考虑桩－承台－土共同作用的合理性及其潜在的经济效益。     

CCTV新台址主楼施工模拟分析及应用研究

根据施工模拟方法的原理,提出CCTV新台址主楼的施工模拟分析方法,在设计过程预先考虑施工进度上限、下限进行结构包络设计。计算分析表明,施工模拟分析方法模拟CCTV新台址主楼结构可以较为准确地反映恒载作用下结构的变形和内力分布,是很有必要的。在建造期间根据承包商实际采用的施工过程进行了施工模拟分析的调整和对比分析,结果表明结构锁定内力仍满足结构承载力要求;同时介绍了悬臂段合拢方案的细化施工模拟及关键工况分析。     

CCTV新台址主楼SRC柱承载力试验研究

中央电视台(CCTV)新台址主楼钢结构外筒采用了高含钢率且带有多空腔的SRC柱,是主楼外筒抗侧力体系中的主要构件。高含钢率高强度的SRC柱具有断面小、承载力高以及延性好等特点,已经在复杂大型高层建筑结构中开始应用。本文对CCTV主楼外筒中截面最大的SRC柱进行了4根模型试件的承载力性能与延性试验,研究了高含钢率且含有多空腔的SRC柱在不同轴力和弯矩组合作用下的受力性能,揭示了它们的破坏机理和变形过程。试验结果显示,高含钢率SRC柱的承载力与延性性能远优于普通SRC柱。同时,本文还利用有限元分析程序对试验模型进行了数值计算并与试验结果进行了对比。最后通过分析,提出了"对于SRC柱的设计方法及轴压比的限值必须与SRC柱的含钢率相联系,使设计真正做到安全可靠、经济合理"的设计建议。     

超长钻孔灌注桩基础群桩效应分析

结合某大型桥梁工程实例,建立了多个有限元模型,对影响超长钻孔灌注桩群桩基础的群桩效应进行了研究,着重分析了桩距和桩数两大因素。结果表明,桩距越大,群桩效应系数越接近于1;桩数越小,群桩效应系数越接近于1。     

CCTV新台址主楼外筒关键节点设计与构造

CCTV新台址主楼采用支撑筒体结构体系,外筒蝶形节点以及柱脚节点是其中的关键性节点。本文通过对蝶型节点的有限元分析,提出此类节点简化的设计方法,保证了在支撑构件屈服时,蝶型节点能基本保持弹性,满足"强节点、弱杆件"的结构抗震要求。通过与节点模型试验结果的比较,验证了这一设计方法的正确性。由于塔楼双向倾斜,且在结构高位有连体结构,造成部分外筒SRC柱柱脚在竖向荷载作用下出现拉力,与水平荷载作用下拉力叠加后进一步增大。由于水平荷载作用方向的不确定性,柱脚也可能承受较大的压力。根据柱脚受拉程度的不同,结构设计中分别采用了露出外包式、埋入式两种不同的柱脚构造形式,并在外包式柱脚中采用了高强预应力锚栓来平衡柱脚的拉力。     

多层主楼与单层裙房基础差异沉降的处理

本文结合工程实例讨论了在松散细砂层天然地基上如何通过地基处理,调整基础刚度,控制施工时差来达到减少浅基础的沉降及多层主楼与单层裙房的沉降差的方法。     

CCTV新台址主楼SRC柱抗震计算模型的建立

本文针对中央电视台(CCTV)新台址主楼外筒中采用的SRC柱,提出了基于SAP2000程序、用于抗震承载力分析的模型。结合已有研究成果,分析了CCTV主楼中高含钢率的SRC柱的承载特性。应用有限单元法和截面纤维单元分析方法,确定了SRC柱的初始屈服面和屈服后的基本承载性能,建立了基于塑性铰单元的弹塑性计算模型。在此基础上,根据已有试验结果,应用P ivot滞回模型模拟了SRC柱的滞回性能,建立了基于连接单元的计算模型。通过单调加载和往复加载的算例分析,校核了两种模型的准确性;结合塑性铰、连接单元计算模型的原理,分析了两种模型的适用性。本文提出的计算模型,能够在结构计算中高效、准确地模拟SRC柱的抗震承载特性。     

CCTV新台址主楼钢结构施工变形预调值计算的分阶段综合迭代法

CCTV新台址主楼两塔楼双向倾斜6°,顶部通过"L"形大悬臂相连,整体结构形成一个不规则的"空间门式"结构体系,具有"塔楼倾斜"、"空间连体"及"大悬臂"的构成特点。主楼钢结构安装采用无支撑胎架的施工方案,悬臂段合拢前两塔楼不断地向倾斜方向内侧独立变形,合拢后二者相互支撑,协调变形。施工过程中必须对两塔楼及大悬臂结构和构件的安装位形设置预调值,使其施工完成后的结构位形满足设计位形或目标位形的要求,否则成型位形将不满足设计及施工要求,甚至会导致大悬臂结构无法顺利安装。针对CCTV新台址主楼,提出一种精确计算其钢结构施工变形预调值的分析方法———分阶段综合迭代法。分析给出了结构在施工过程中的变形预调值,作为实际结构施工及安装的重要定位依据。     

北京市109中学人行天桥桩基托换有限元分析

北京地铁天坛东门站穿越109中学人行天桥桩基础,采用地面扩大承台并施作新桩与既有桩共同承担上部荷载,在洞内采用直接截桩的桩基托换方案,就此方案对其施工过程进行了数值模拟,通过数据整理与分析,总结出桩基托换引起的承台沉降规律,并根据计算结果与实测结果的比较证明了该托换方案的合理性、可行性。     

群桩地基中应力及变形规律数值分析

采用基于有限元法的“数值分析试验” ,研究了桩基的荷载传递规律 ,分析了单桩和群桩基础中地基的应力场和变形场的分布 ,为深入了解群桩的荷载传递特性及变形特性提供依据     

刚性桩复合地基工程性状的数值分析

运用有限元法系统地分析了刚性桩复合地基中的桩、土荷载分担特性以及基础沉降与垫层特性、桩长、桩距等影响因素之间的关系,还探讨了垫层作用下刚性桩复合地基的有效桩长等问题,所采用的分析方法和一些结论具有工程参考价值。     

CCTV新台址主楼施工过程结构内力和变形分析

CCTV新台址主楼具有"塔楼倾斜"、"空间连体"及"大悬臂"的构成特点。施工过程中"路径"效应对建造过程中以及竣工时结构内力和变形的影响较大,与一次成型下的分析结果存在较大差别,需在结构设计中加以考虑。同时需采取合理的施工方法和措施,以保证施工过程中结构的安全性以及竣工时结构的内力和变形满足设计要求。为此,建立CCTV新台址主楼施工过程分析的有限元模型,对其进行施工全过程跟踪模拟分析,给出施工过程结构的内力发展和变形变化的过程,供设计和施工参考。     

三元组合型复合地基的变形特性分析

以山西某工程为例 ,运用有限元方法 ,对GC桩和CFG桩组合型复合地基的变形特性进行了数值模拟研究 ,得出了以下几个主要结论 :(1 )桩土的沉降变形差别不大 ,表现为复合地基的整体下沉 ,下卧土层的压缩量占据主导地位 ;(2 )合理布置桩的组合类型尤其是CFG桩 ,既利用CFG桩的承载性能 ,又可利用其“护桩”性能 ,使得提高复合地基承载力的同时 ,降低复合地基周围地表的隆起 ;(3)组合型复合地基中超孔隙水压力的消散较单一碎石桩复合地基稍慢 ,决定了该类复合地基的固结变形稳定时间较长 ,如何充分利用GC桩的排水特性 ,尚需更加深入的研究     

群桩基础沉降计算中的几个问题

深厚软土地基中群桩沉降的预测一直是工程设计中的难点。本文分析了群桩基础中应力扩散的规律,提出了桩端附加应力的简化计算方法,指出国家桩基规范计算的桩端压缩层厚度偏大。讨论了目前国家建筑桩基技术规范中关于群桩沉降计算中的几个问题,包括压缩层厚度、模量取值、应力计算等,提出了相应的群桩沉降计算方法,并和工程实测数据进行了比较。     

基坑降水造成地面变形的机理探讨

随着地下工程的蓬勃发展,由地面沉降引发的建筑物开裂等灾害也日益增多,降水是引发地面沉降的主要原因已得到大家的共识,然而其中的机理却依然复杂,因此,本文从地下水动力学降水涉及变形的理论公式的角度对降水引发地面变形机理进行探讨,考虑了时间因素的影响,最后对一个工程实例进行了应用。     

搅拌桩复合地基沉降计算方法分析

结合工程实例,在室内外试验的基础上,对复合地基的沉降计算,采用常规的计算方法和Geddes解及Boussinesq解联合求解方法进行计算,结合实测结果对各种计算方法进行了一些分析,并得到了一些有益的启示。     

沉桩对地基应力场的影响分析

着重分析了单桩受压时对周围地基应力场的影响 ,从而提出了相关的结论 ,为工程应用及理论研究提供了必要的依据