超高层框架-核心筒结构施工模拟分析

超高层塔楼整体结构施工过程较长,结构竖向构件在施工过程中的变形状态与弹性分析不同。同时,由于框架柱与核心筒应力水平的不同,在重力作用下会产生不同的轴向压缩量。文章以一栋超高层塔楼为工程背景,采用MIDAS GEN V8.0,考虑收缩徐变,分析塔楼在竖向荷载下竖向变形,研究塔楼竖向变形规律,为设计和施工提供参考。     

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。     

带高位大悬挑的高层建筑水平位移分析

目前结构规范中对于竖向荷载作用下结构水平位移计算和控制没有明确要求,常规高层建筑无需考虑竖向荷载对水平位移的影响,但对于带高位大悬挑的建筑来说,悬挑部位竖向荷载对结构水平位移影响较大。以某项目为例,对带高位大悬挑的框架-核心筒超高层结构的水平位移进行了分析研究,主要分析了带高位大悬挑的高层建筑的水平位移特征、楼板刚度对水平位移的影响、核心筒与框架之间的变形协调等,这些都与常规高层建筑有明显不同。在分析研究的基础上,提出了对带高位大悬挑的框架-核心筒超高层结构控制水平位移和层间位移角的方法,总结归纳了带高位大悬挑的高层建筑在进行设计时的一些要点及相应的建议。     

竖向荷载下平面内受力楼板的分析与设计

楼板是结构抗侧力体系的重要组成部分,其平面内刚度改变对水平力分配影响较大。在一些结构中,楼板在竖向荷载下承受平面内拉力,可能开裂并对其平面内刚度产生显著影响。利用有限元软件,对斜柱、悬挑桁架与搭接柱等竖向荷载作用下平面内受力的楼板进行了分析。提出了竖向荷载下平面内受力楼板承载力设计原则,给出了考虑裂缝宽度的楼板开裂后刚度折减系数与刚度不足时的应对措施。     

重庆“嘉陵帆影”二期超高层塔楼结构设计挑战

重庆"嘉陵帆影"二期超高层塔楼结构高440m(94层),是集酒店和办公为一体的综合楼,建成后是中国西南地区第一高楼。该建筑立面复杂,塔楼外框柱均为斜柱且存在分支转换情况,结构体系由低区框架-核心筒+伸臂桁架+腰桁架结构体系在380m高空转换为带支撑的纯钢结构体系。主要描述该超高层结构设计中所遇到的难点及解决方法,包括竖向构件外框柱和剪力墙的布置及选择、结构荷载的取值、整体结构的加强层布置及优化、"地圆天方柱"以及"分肢柱"等复杂节点的有限元分析和设计、结构构件的抗震性能目标等。     

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。     

南京德基广场三期超高层建筑结构设计

由于建筑平面、立面上的需求,塔楼在底部存在较大收进且结构角部在中、高区逐层内收,为避免过多的转换结构构件,最终采用斜柱的方式满足建筑要求;为解决结构侧向刚度不足的问题,设置了伸臂桁架加强层,是一个颇具有代表性的有较多斜柱的带加强层超高层建筑结构。以层间位移角为约束条件,基于增量敏感性优化方法对伸臂桁架的位置及设置道数进行研究分析,基于力学原理分析了斜柱结构的受力机理,并对受其影响的钢梁、楼板进行专项分析,通过ABAQUS有限元软件对分叉柱关键节点进行有限元分析。结果表明：在斜柱楼层范围内,斜柱轴力产生的水平力在核心筒墙体内会造成水平剪力,其拉、压受力特性与斜柱倾斜方向相关,应重点对内倾柱进行加强。斜柱转折处的楼板受到较大拉力时会发生开裂,因此钢梁应考虑能独立承担斜柱的水平分力,按拉、压弯构件进行强度验算。斜柱转折楼层、伸臂加强层及其相邻楼层,均为楼板应力较大位置,设计中需重点关注及加强。通过专项分析加强后主体结构能达到预定的性能目标,且结构关键构件在罕遇地震下不屈服,具有良好的延性。     

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。     

天津响螺湾超高层结构设计

首次将六边形网格结构应用于高度达358m的天津响螺湾超高层建筑作为其结构外网筒。深入研究这种新颖结构的工作性能与特点,扬长避短,是实现整体结构安全、合理、经济的关键。针对六边形网格结构抗竖向荷载性能较差,抗水平荷载性能较好的特点,采取如下重要结构设计关键技术:内外筒连接的楼盖钢梁两端铰接,不设伸臂加强层,以适应竖向荷载下内外筒的竖向变形差异,减小外筒承担的倾覆弯矩;网筒水平横梁截面小于斜柱;角部斜柱倾角减小;引入六边形网筒梁柱节点的有效刚度和钢梁连接楼板的栓钉的有效刚度;采用专门施工措施消除中部结构自重向角部转移。     

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。     

风荷载作用下某钢管火炬塔架的有限元分析

对一个高168.3m的火炬塔架进行了设计计算分析.该火炬塔架采用横截面为正三角形的钢管结构方案,构件连接考虑为刚接.建立了该钢管火炬塔架的三维有限元模型,采用通用结构分析程序SAP84对结构的自振特性进行分析,并计算了塔架在台风荷载作用下和地震荷载作用下的结构变形和构件内力.计算结果表明,塔架及排气筒不会出现涡激共振;结构设计中水平顺风向风荷载起主要的控制作用;该火炬塔架的变形、构件内力及稳定性均满足规范要求.     

冷却塔结构设计中风荷载的国内外规范对比分析

风荷载是自然通风冷却塔主要的控制荷载之一。以风荷载的基本概念为基础,对中国GB/T50102—2003《工业循环水冷却设计规范》和目前欧洲普遍采用的Structural Design for Cooling Tower VGB-R610Ue(2010)导则这两本规范在风荷载的定义取值方面进行比较分析,并结合具体实例进行计算分析,提出一些建议,以供相关的冷却塔结构设计参考。     

对称双塔楼建筑的风荷载分布特征

本文针对双塔楼建筑风场的相互干扰作用,通过风洞试验研究塔楼的风压分布,将风压沿截面进行积分求出沿结构柱网方向的合力,然后反算出沿柱网方向的整体体型系数,实现了把风洞试验结果换算为工程设计软件直接可用的数据。本文还讨论了风对高层建筑的扭矩作用,采用扭矩放大系数来考虑风致扭矩。针对某对称双塔结构的风压分布特征获得用于指导一般性对称双塔结构设计的风压和体型系数分布规律。     

楼顶钢塔一种独特的锚固方式及受力分析

以上海市公安局卢湾分局楼顶加设钢塔为研究对象,介绍了楼顶钢塔的设计方法.通过分析高层建筑上的钢塔在风荷载和地震作用下与下部结构的共同作用,说明在设计钢塔时必须考虑高层建筑对钢塔的影响,并提出一种新型的便于工程应用的钢塔与混凝土高层建筑的锚固方式,可供高层楼顶钢塔设计时参考.     

基坑水平支撑受移动荷载作用的竖向随机振动分析

上海来福士广场地处建筑物密集区,施工场地狭窄,需在施工结构的水平支撑上设置２台８８ＨＣ塔式起重机。为合理配置施工结构,进行了竖向随机振动分析。结果显示;其竖向位移最大值为３２ｍｍ,满足混凝土轨道梁的变形要求。经施工现场实测,起重机荷载作用下梁变形在２５ｍｍ以内,小于计算值,证明该分析方法安全可靠,有实用价值。     

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。     

Performance evaluation of a transmission tower by substructure test

In this paper, a half-scaled substructure test was performed to evaluate the failure mode of an existing transmission tower subjected to wind load. A loading scheme was devised to reproduce the dead and wind loads acting on the prototype transmission tower. The load was enforced on the model structure using two actuators and a triangular jig mounted on the reduced model. Preliminary numerical analysis was carried out to evaluate the stability and member force of the specimen for the design load. When the substructured transmission tower was loaded by 270% of its maximum allowable buckling load, local buckling occurred in joints of leg members with weak constraints. From the experimental results, such as load-displacement curves, displacements, and strains of members, it was concluded that the local buckling was due to the additional eccentric force caused by unbalanced deformation of the specimen.     

双曲线冷却塔有限元结构分析

通过建立双曲线冷却塔的ANSYS有限元模型,分析了冷却塔在自重、风荷载作用下的应力及变形分布规律,分析结果对于理解冷却塔在不同工况作用下的力学性能具有重要意义,可为该类型冷却塔的结构设计提供参考。     

某羊角型输电塔的风振响应分析

本文首先简述了应用线性滤波法中的自回归模型(AR模型)模拟出给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱的一致性,再通过规范公式推导脉动风载与风速之间的关系,从而得到作用在各节点的脉动风荷载时程样本。本文以某羊角形输电塔为原型进行了模拟计算分析,用有限元分析软件ANSYS建立了有限元模型,并用MATLAB生成塔架迎风面各节点上的风荷载时程信号作为动力输入。利用ANSYS对结构进行了模态分析,结果显示结构的基本模态为平面振动,但是同时具有扭转模态和局部振动模态;对此输电塔结构进行了平均风作用下的静力分析,同时,基于ANSYS时程分析方法计算了结构在一般风荷载作用下的风振响应。结果表明,在考虑一般风荷载作用的情况下,输电塔在顶部出现最大的位移和加速度响应,而在底部出现最大的轴力响应,但由于本文输电塔结构杆件的变截面设计,最大的应力出现在约1/3高处的杆件上。相对于平均风的作用,结构响应在一般风荷载下呈现出明显的动力放大效应。     

聚乙烯脱气塔风振响应研究

聚乙烯脱气塔是主要用来支承大型工艺设备的特殊高耸结构,通常工程设计中较少进行动力计算。本文针对某聚乙烯脱气塔架建立了模拟设备的整体模型,进行了风荷载的模拟和风振响应时程分析,得到了相关结论。分析结果对今后此类结构设计具有参考价值。