某超高层办公楼结构设计

某超限高层办公楼地下3层,地上57层,结构主屋面高度为296 m,采用带加强层的钢-混凝土混合框架-核心筒结构体系。采用ETABS和PMSAP等软件进行多遇地震弹性分析和楼盖舒适度验算。结果表明,结构的周期比、层间位移角、楼板舒适度均满足要求。伸臂桁架典型节点有限元分析结果表明,节点区应力低于钢材设计强度,没有出现应力集中现象。为保证结构"大震不倒"的目标,采用Perform 3D软件分析结构在罕遇地震下的反应,结果表明,核心筒、框架柱和伸臂桁架均未屈服,少量框架梁和连梁屈服,结构整体性能、构件变形和耗能指标均符合要求。     

某带大悬挑的办公塔楼结构设计

某办公塔楼采用钢筋混凝土核心筒-大悬挑结构体系,塔楼3层的外围框架柱缺失,导致4～13层核心筒外侧均为悬挑结构,最大悬挑尺寸为19.2m。采用钢筋混凝土核心筒作为竖向抗侧力体系,在4层和9层设置悬臂桁架与环带桁架组成的悬挑转换体系,将上部楼层荷载传递给核心筒。对结构进行了抗震性能化设计,对核心筒关键部位采取了设置钢板、型钢柱、型钢梁等加强措施,大震动力弹塑性时程分析结果表明核心筒具有优良的抗震性能。对悬挑转换体系进行了专项分析,具体包括:核心筒环通钢梁的设计;楼板刚度对悬臂桁架、环带桁架受力和变形的影响规律;对悬挑转换部位楼板进行应力分析,并采取后浇带和铺设钢板的措施;大悬挑关键节点分析等。结果表明,悬挑转换体系具有较高的安全储备。并针对悬挑转换结构的特点,给出了可行的施工方案。     

粤海金融中心超限高层结构设计

粤海金融中心塔楼A地上建筑高度284.0m,采用带一道伸臂桁架加强层的钢管混凝土柱钢框架+钢筋混凝土核心筒混合结构。其外框由8根柱距为25.5m的巨型钢管混凝土柱和四角悬挑约11m的钢梁组成,为超200m高且仅有8根巨柱组成的带大跨度、大悬挑楼盖的框架-核心筒结构。为提高结构的抗侧刚度,在38层(避难层)设置一道伸臂桁架,与伸臂桁架相连的剪力墙内设置钢桁架。本项目存在扭转不规则、偏心布置、楼板不连续、含加强层等多项超限项,按照设定的性能目标,对结构进行弹性计算、中震验算,并采用Perform-3D软件进行了罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,针对薄弱部位采取了有针对性的加强措施。结果表明：各项指标均满足规范要求,结构受力合理,安全经济。     

津湾广场9号楼超限高层结构巨柱节点区域非线性分析

津湾广场9号楼超限高层结构采用钢筋混凝土核心筒-矩形钢管混凝土柱钢框架抗侧力结构体系。结构底部布置钢-混凝土组合巨柱,同时在第8层设置转换桁架,转换桁架与巨柱交汇处的节点区域受力复杂,因此对该节点区域进行受力分析是保证结构安全的关键。采用ABAQUS软件建立巨柱节点区域的有限元模型,基于损伤塑性本构模型,考虑材料非线性,对其进行非线性数值分析。分析结果表明,荷载作用下巨柱节点区域处于弹性状态,局部混凝土损伤发展不明显;巨柱节点区域受力满足抗震性能设计目标的要求。     

中华国际广场超限高层结构设计

中华国际广场主体结构高度为132.5m,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,主楼南侧1～14层采用斜柱单跨框架,与竖向框架-剪力墙结构单元自9层相交至14层完全成为一个整体.主体结构存在扭转不规则、构件间断、承载力突变、斜柱等不规则项,属于多项超限结构.介绍了结构的基本构成体系、超限的具体项目及采取的措施、抗震性能化设计目标的确定及实现.采用ETABS有限元软件和PMSAP设计软件进行了小震弹性分析、中震弹性分析以及大震的弹塑性分析.结果表明,结构受力性能良好,能够满足相应的抗震性能目标.详细研究了核心筒偏置对结构抗震设计的影响及对策.最后分析了中震弹性下楼板的应力和斜柱与垂直柱交叉节点的应力.结果表明,楼板应力满足中震弹性工作状态的要求;梁柱节点处存在较大的应力集中,采用强节点连接设计进行了加强.     

日照华润中心塔楼超限高层结构设计

日照华润中心商业二期总建筑面积约15万m~2,地下3层,地上50层,嵌固层以上高度为182.6m,属于超B级高度建筑。塔楼采用框架-核心筒结构体系,附带商业裙房采用框架-剪力墙结构体系。该项目1～9层为酒店用房,对框架柱截面要求较高,设计采用钢管混凝土叠合柱,满足建筑使用要求。该工程存在扭转不规则、裙房宴会厅大跨度转换、楼板局部不连续等超限项。在设计过程中进行了结构整体抗震性能分析,包含小震弹性计算、小震弹性时程分析、中震弹性及不屈服计算、大震不屈服计算及动力弹塑性分析等,对核心筒周边支承较大跨度次梁的连梁及在核心筒周边存在的缺口梁进行应力分析。结果表明,结构整体分析和构件计算分析满足规范要求,结构安全可靠。     

国家金融信息大厦结构转换层分析

国家金融信息大厦高360m,采用框架/密柱筒-核心筒结构体系,结构在60层做一次方形变圆形的转换。对转换层结构进行了详细的有限元分析,获得了转换层在罕遇地震作用下的应力状态,评估了转换桁架、核心筒、钢管混凝土柱、钢梁等构件的震后性能状况。并根据转换层模型的力学分析结果,对转换桁架上弦杆节点进行了精细的分析设计,使其满足性能要求。     

某超限高层办公楼结构设计

某超限高层办公楼采用钢管混凝土叠合柱框架-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架结构体系。地处较高烈度区的Ⅳ类场地,存在高度超限、构件间断、承载力突变、局部穿层柱等不规则项,属于超限高层建筑。结构设计过程中进行了小震弹性分析和大震动力弹塑性分析,针对结构的薄弱部位采取了一系列有效的加强措施。采用基于性能的设计方法进行结构抗震设计,可以实现预期的D级抗震性能目标。同时还对框架柱的选型进行了比对分析,对外围框架柱与核心筒的竖向变形进行了施工模拟分析,对加强层伸臂桁架节点进行了有限元分析,分析结果表明:结构安全可靠,满足预设的性能目标。     

北京财富中心二期写字楼铸钢节点有限元弹塑性分析

北京财富中心二期写字楼采用钢框架-钢板混凝土核心筒组合结构体系,位于26a层和41a层伸臂桁架与核心筒之间的连接节点采用铸钢节点形式.论文通过有限元弹塑性分析方法计算铸钢节点在不同地震组合作用下的节点应力和变形,并通过节点非线性时程计算方法分析铸钢节点的极限承载力.计算结果表明:本工程中的铸钢节点在整体结构小震和中震组合作用下基本处于弹性状态;在大震组合作用下,节点局部出现塑性应变,但塑性发展区域较小,因此仍保持较好延性;节点极限承载分析结果表明本工程中的铸钢节点设计方案满足承载力要求.     

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。     

中国民生银行总部大厦改扩建设计

采用后外包钢管混凝土柱,钢结构组合楼面置换,核心筒剪力墙粘钢加固等方法对中国民生银行总部大厦进行改扩建设计。建筑高度由原134.7m增至188.6m,建筑面积增加约3万m2。介绍了结构体系和抗侧力体系的确定、结构计算分析、结构加固方法、高强灌浆材料选择、钢结构置换施工顺序及节点构造等内容。     

Shaking table test on hybrid structure with SRC frame and steel frame strengthened concrete core tube

针对工程中采用的钢梁SRC柱框架-型钢混凝土核心筒混合结构的抗震性能进行了试验研究。设计并完成了一幢17层的1∶10模型结构,并对其进行了不同地震工况下振动台试验。分析了该结构体系固有动力特性以及在不同类型、不同强度水准的地震动输入下位移、速度、加速度响应及破坏机理;研究了布置于钢筋混凝土核心筒内的型钢框架对结构整体抗侧能力及变形性能的影响。结果表明：在不同类型、不同强度的地震动作用下,该结构体系的破坏始于型钢混凝土核心筒与外部钢梁SRC柱框架连接节点处,而后向核心筒体内部连梁发展,最终扩展到核心筒体。在核心筒体混凝土局部出现严重开裂破坏后,内置的型钢框架及外部的SRC钢梁框架仍处于弹性工作状态,表明该结构体系可实现多道防线的抗震设计目的且传力途径明确,抗震性能良好。     

广州亚运城历史展览馆结构设计

广州亚运城历史展览馆采用复杂空间结构,主体结构由中央核心筒剪力墙、外围框架支撑结构、悬挑碗状结构和钢结构屋盖组成。为满足结构抗扭转需要,调整核心筒和框架支撑结构的相对刚度并辅以楼层配重;为提高结构抗震性能,核心筒钢骨混凝土剪力墙两侧设置钢板;为满足基础承载力要求,基础采用预应力管桩,核心筒基础按两种计算模型进行设计:中震仅考虑核心筒基础,大震考虑核心筒及周围若干柱的基础,通过基础梁连接;为满足行人舒适度要求,采用调谐质量阻尼器(TMD)对大悬挑结构端部及其内部螺旋坡道进行减振控制。镂空、钢管圆筒两种鼓形节点能同时满足支撑结构的建筑效果和节点刚度的要求;对可滑动销轴节点的应用背景进行阐述,并提出适合本工程的节点型式。     

雪莲大厦高层混合结构设计

北京雪莲大厦为地上部分36层,建筑总高度146.30m的高层建筑,结构具有以下特点:结构高度高,地震反应大,平面轮廓不规则,在纵横两个方向的框架不正交,不能形成有效的抗侧力体系。为解决这些问题,设计中采取了以下措施:采用由矩形钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒组成的混合结构体系,并设了两个加强层,有效地加强了结构的刚度,采用矩形钢管混凝土框架则解决了框架不正交所带来的梁柱连接问题。介绍了该工程结构体系的选择,加强层的设计及型钢梁柱节点的处理等,工程实践表明:在高烈度区,带加强层的混合结构体系能够满足结构各项设计要求;矩形钢管混凝土柱可大大减少柱断面,也便于非正交框架体系中梁柱的连接。     

中美两国钢结构抗震设计对比分析

为验证按我国抗震规范设计的钢结构建筑的用钢量与国外相比是否偏高,本文对中美两国抗震规范的抗震设防目标、地震作用计算方法、构件截面抗震验算等方面进行了详细的比较和分析;在此基础上,分别运用中美两国抗震规范理论,计算并比较了一个20层中心支撑钢框架结构算例在软弱和坚硬两种场地条件下的水平地震作用和构件截面抗震验算结果。根据计算结果得出:我国抗震规范与美国抗震规范的抗震计算理论各有特色,依据我国抗震规范设计的钢结构建筑用钢量并不大于美国抗震规范的设计用钢量。     

钢管混凝土叠合柱在超高层建筑中的应用

大连奥泰中心1号楼为超限高层建筑,采用了框架-核心筒混合结构体系.外围框架柱采用钢管混凝土叠合柱,能够充分发挥钢和混凝土两种材料的优点,具有承压能力强、延性好、防火性和耐久性强的特点.计算结果表明,结构的工作状态和性能均能达到设计的预期性能目标和规范要求.因此,该结构具有广泛的应用前景.     

天津富力中心公寓塔楼超限高层结构设计

天津富力中心是小白楼地区门户性地标建筑,地下4层,地上双塔,高约200m。其中公寓塔楼地上54层,采用带钢斜撑的框架-核芯筒结构体系,X向主要由剪力墙筒体作为抗侧力体系,Y向由钢斜撑框架与剪力墙筒体共同形成抗侧力体系,钢斜撑框架由矩形钢管混凝土柱、矩形钢管斜撑、H型钢-混凝土梁组成;作为超限高层,X、Y两个方向采取了不同的抗侧力结构型式,并采用了长宽比超过2的矩形钢管混凝土柱,对结构体系和结构构件的设计进行详尽介绍。     

空间网架结构钢管混凝土柱节点力学性能足尺试验及分析

采用足尺试验与数值仿真相结合的方法研究空间网架结构中的钢管混凝土柱节点的受力及抗震性能。试验荷载逐级加载到设计荷载的1.6倍并观测柱节点的变形与应力。试验结果表明试验荷载下柱节点钢结构部分基本处于弹性状态,混凝土极小部分区域超出压应力极限,钢管与混凝土粘接良好。非线性有限元分析结果揭示了柱节点在低周往复荷载作用下的滞回耗能能力和破坏特征,指出了柱节点承载的薄弱位置,给出了柱节点的极限承载力。结果表明,足尺试验与数值计算相结合的方法可以全面揭示柱节点的受力特性及抗震性能。     

超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的抗震特性分析

运用大型有限元软件ANSYS对某超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构进行模态分析,并通过设计软件ETABS的计算结果对其进行验证,得到结构的自振特性。在模态分析的基础上,采用时程分析法对该结构进行非线性地震分析,对结构输入3种不同的地震波进行计算,充分分析和比较了计算结果,包括层间位移角沿高度变化包络曲线、顶点水平位移时程曲线、层间位移沿高度变化包络曲线以及顶层加速度时程曲线。结果表明:在地震作用下,该结构没有出现较为明显的薄弱层,同时结构的最大层间位移角出现在结构的中上部,且其值小于《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的1/100,能够满足抗震设防要求。利用ANSYS和ETABS对结构进行非线性地震分析,反映了此类结构体系在地震作用下的动力特性,解决了设计中的疑难问题,并校验了结构设计方案的合理性。研究结果在超高层结构抗震设计方面具有重大的理论意义和实用价值。