某钢框架-混凝土核心筒超高层结构设计中的关键技术

在超高层建筑中,外围的框架柱多为型钢混凝土柱或钢管混凝土柱,鲜有采用纯钢框架柱,为了探索钢框架-混凝土核心筒结构在超高层建筑中的应用,以实际工程为例,首先通过对比四种框架-核心筒结构方案,衡量建设期与运营期经济效益,并结合建筑工业化方面进行结构选型;其次简要介绍钢框架-混凝土核心筒超高层结构的常规分析;最后从层间位移角的控制、竖向变形差的控制、梁墙刚接加强节点的设计、外框钢柱的屈曲分析及弹塑性时程补充分析角度,重点论述钢框架-混凝土核心筒超高层结构设计所采取的一系列关键技术,以保证结构的安全性和合理性.     

超高混合结构施工的竖向变形分析与控制

超高层建筑之框架-核心筒结构多采用钢与混凝土混合结构体系,由于钢与混凝土这两种材料的力学性能、材料性能存在差异,且核心筒与框架柱的轴向荷载不同,尤其施工期间混凝土收缩、徐变、早期性能等因素综合影响作用下,极易导致外框柱与核心筒间产生差异变形而形成附加内力,对结构造成不利影响,因此必须予以控制。通过对超高混合结构施工过程的模拟分析,有效论证了施工找平、标高补偿等措施对消减核心筒与外框架柱整体变形及差异变形的有效性,为超高混合结构的安全精确施工提供了依据。     

某超高层考虑混凝土徐变收缩的施工模拟分析

对一幢53层的框架核心筒结构考虑混凝土徐变收缩变形对结构构件的影响,分析表明,考虑了混凝土的徐变收缩后变形差反而比不考虑时要小,采用核心筒与框架梁铰接的形式减小了核心筒与周边框架之间因竖向变形差异产生的附加内力。     

超高层伸臂桁架内外筒转换节点高压灌浆施工

随着建筑产业的不断发展,超高层建筑不断涌现,如何增加超高层结构的抗侧刚度、减小结构侧向位移已成为工程界关注的主要问题。近年来超高层结构体系广泛采用了中间核心筒与外围框架相结合的结构形式,通过设置伸臂桁架来协调核心筒与框架间的受力和变形。通过某项目介绍了伸臂桁架层转换箱形钢节点的施工方法及质量控制措施。     

混合结构变形曲线及动力特性研究

借鉴框-剪结构分析方法,基于协同工作原理,考虑混凝土梁与核心筒间刚域、混凝土核心筒的剪切变形、钢框架轴向变形以及钢柱与混凝土梁的半刚性连接的影响,建立了含刚度特征值的混合结构变形曲线方程。再将混合结构视为连续弹性无限自由度结构,建立自由振动微分方程,推导了混合结构的自振周期公式。通过图表分析了与刚度特征值有关的自振周期系数中各参数的影响。结果表明,刚域的存在减小了结构自振周期,核心筒剪切变形、钢框架轴向变形及梁柱半刚性连接使自振周期增大。     

高层钢框架-混凝土核心筒结构同步等高攀升施工技术

高层核心筒因无爬架而无法施工,导致外钢框架钢梁连接核心筒时无受力点,也无法施工,影响整个项目的工期.为解决上述问题,研发一种高层钢框架-混凝土核心筒同步等高攀升施工技术,在核心筒周围设置支撑体系,作为核心筒未施工时的钢梁受力点,将外框钢结构独立成全钢结构形式,实现外围钢框架与核心筒同步施工,外围楼板与核心筒墙柱同步浇筑...     

钢-混凝土组合框架-核心筒结构设计研究

本文介绍了8度抗震设防区的北京LG大厦塔楼钢-混凝土组合框架-核心筒结构的设计研究和相应的节点构造。核心筒是整个结构的主要抗侧力构件,为了改善核心筒剪力墙的延性,设计中在核心筒四大角及纵横墙交点处设置钢骨柱。同时,为了提高承托楼面桁架的剪力墙联系梁的非弹性变形能力,沿核心筒y向联系梁内设置了型钢,与钢骨柱组成暗框架,加强了核心筒的整体性。弹塑性动力时程分析结果表明了这种结构体系具有较好的抗震性能,计算结果与模型的振动台试验结果非常吻合。振动台试验结果表明,在8度罕遇地震作用下,核心筒边缘构件和底部框架柱均没有发现钢筋压屈、混凝土崩落现象;核心筒与外围框架两者间能很好地协同工作;核心筒内的暗钢柱提高了楼面钢梁端部锚固能力,钢梁与混凝土墙之间的连接没有发现破坏现象,但值得注意的是梁端测得的应变较大,这种现象反映了梁(桁架)的端部即便是接“铰接”处理,仍然存在地震作用产生的约束弯矩,设计中应给予足够的重视。计算分析和试     

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:...     

绍兴皇冠假日酒店型钢混凝土框架-核心筒结构设计

绍兴皇冠假日酒店位于绍兴迪荡新城景观规划的核心位置,是绍兴市的地标建筑,总高280m。结构形式为型钢混凝土框架-核心筒结构体系,框架柱采用型钢混凝土柱,楼面采用钢梁-组合楼板体系,外围钢梁与柱刚接,楼层钢梁与核心筒及外围柱均铰接,以释放因核心筒与框架柱竖向变形差异引起的附加梁端内力。经方案对比,在16层和37层设置四道伸臂桁架以及周边带状桁架。伸臂桁架在施工阶段分为初固和终固两个阶段,初固阶段保证桁架弦杆自由转动、腹杆能轴向伸缩,在终固阶段达到设计要求。     

高层型钢混凝土框架-核心筒结构施工期竖向变形实测研究

通过工程实体测试,考察某高层型钢混凝土框架-核心筒结构在施工期间从底层混凝土浇筑后到42层结构施工完的竖向变形规律。测试结果表明：型钢混凝土组合柱内混凝土与型钢存在变形差,变形协调需要的时间与混凝土强度等级有关,强度等级越高变形协调需要的时间越长;施工期间结构竖向应变,柱最大达407×10^-6,剪力墙最大达359×1...     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明：震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明:震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

某超高层结构施工仿真及其效应影响研究

以广州某超高层结构项目为背景,对其进行施工全过程仿真,并与实测结果进行了对比。研究结果表明:施工仿真计算出的竖向变形、应变数据和实测结果吻合良好;结构施工仿真分析计算所得竣工时刻的结构竖向变形分布规律并不同于一次性加载方法计算所得结果,其竖向变形曲线沿楼层呈抛物线变化;外框架与核心筒间位移差先增大后减小,然后再反向增大,更符合实际工程情况;考虑找平与否的竖向变形最大值相差接近1倍,外框架与核心筒竖向变形相差65%;不考虑混凝土收缩徐变的计算结果最大值比考虑时约小40%。要减少结构竣工时外框架与核心筒竖向变形差值,应针对不同施工阶段采取不同的核心筒超前层数。位移实测结果与施工仿真数值计算结果吻合较好,证明了本文研究的施工仿真方法的合理性。     

郑州绿地·中央广场核心筒超前施工的结构分析

近年来,钢筋混凝土核心筒+外围框架柱的结构体系已广泛应用于超高层建筑结构中,核心筒超前施工的爬模体系成为较为常用的施工工艺。针对绿地·中央广场核心筒超前施工的施工工况进行相关结构分析,确立了施工阶段的风荷载、地震作用等设计参数,并依据核心筒领先层数的需求建立了典型施工工况,分析比较了各施工工况下的结构整体和构件强度、变形和稳定性,获取制约核心筒超前施工层数的主要因素。分析表明顶层墙肢局部稳定不满足要求,最后给出相关施工控制建议,以供框架核心筒体系的超高层建筑结构施工参考。     

超高层项目重力荷载作用下收缩徐变分析

该项目结构高度为349.8m,与常规超高层建筑的框架核心筒体系不同,采用X向框架-带加强桁架双筒结构体系,Y向剪力墙结构体系。考虑混凝土收缩徐变效应,对这一新型结构体系进行从开始施工到投入使用20年重力荷载作用下的长期变形分析,研究在重力荷载长期作用下,该新型结构体系的竖向变形和水平变形规律;以及因混凝土收缩徐变造成的框架柱和核心筒变形差对框架柱、框架梁和加强桁架内力的影响。研究表明,该项目最大竖向变形发生在中上部楼层,混凝土收缩徐变不会加剧该结构体系的水平变形,因混凝土收缩徐变效应产生的框架柱、框架梁附加内力不可忽略,设计中需予以考虑。     

某超高层建筑结构选型北大核心CSCD

某超高层建筑位于内陆高烈度区,结构高度149 m,属超高超限建筑,结构抗侧刚度控制为本工程设计关键。针对本工程特点,提出了带伸臂桁架加强层的混凝土框架+核心筒、带伸臂桁架加强层的钢框架+混凝土核心筒、单侧密柱混凝土框架+核心筒、优化的单侧密柱混凝土框架+核心筒四种结构方案并进行分析对比。结果表明:优化的单侧密柱混凝土框架+核心筒方案在满足规范各项规定的前提下,经济性最好,推荐采用。     

基于ETABS软件平台的型钢混凝土框架——钢筋混凝土剪力墙结构协同抗震性能研究

由型钢混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两种结构组合而成的结构，外框架的刚度较小，弹性极限变形值和延性系数却较大；内筒RC剪力墙以及竖向支撑RC柱刚度大，弹性极奶变形值和延性系数却较小。整个结构在经反复的水平地震作用下，墙体或坚向支撑很快就超越自身的较小弹性极限变形值，外框架尚未充分发挥其自身的水平抗力，而RC墙体出现裂缝。本文列举某型钢混凝土框架一钢筋混凝土剪力墙结构，地上46层，地面以上高度151．8米，建筑沿高度方向不连续，其中一层至五层为裙楼。五层以上为塔楼核心筒，结构采用三重结构体系抵抗分别由型钢混凝土柱，钢筋混凝土核心筒结构以及构成核心筒和型钢混凝土柱之间相互作用的伸臂桁架构成。通过ETABS有限元分析软件建立模型。提出型钢混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙“协同抗震”的抗震概念设计。对于型钢混凝土框架一钢筋混凝土剪力墙结构，应该提高核心筒剪力墙的延性，使抗侧刚度和结构延性更好的匹配，达到外框架和内筒有效的协同抗震。     

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。     

格栅式双钢板混凝土组合剪力墙的动力时程分析

结合某30层框架-核心筒结构体系,建立钢筋混凝土核心筒、型钢混凝土核心筒和格栅式双钢板混凝土组合剪力墙核心筒三种结构体系对比方案,进行动力弹塑性时程分析计算对比。研究表明:在罕遇地震时,由于钢管混凝土框架-格栅式双钢板混凝土组合剪力墙核心筒结构体系抗侧刚度退化和强度退化缓慢,因此层间剪力和基底剪力有所增加,结构抗侧刚度增加显著,层间位移转角减小显著,提高了超高层建筑的抗震性能。     

信达国际金融中心结构方案优化分析

以信达国际金融中心工程为例,采用"型钢混凝土框架—钢筋混凝土核心筒—环带桁架结构"体系,针对原有的结构方案,对楼面结构、塔楼核心筒、外围框架柱和框架梁进行了一系列优化,为结构整体施工质量和进度提供了有利条件。