沿海地区超强台风作用下核电塔机抗风性能分析

基于GB/T 13752—2017《塔式起重机设计规范》确定了超强台风作用下QTP300(7526B)型核电塔机的风荷载及其荷载组合方式,并考虑风荷载的不同加载方式（立面加载和平面加载）,对核电塔机非工作状态下的抗风性能进行了有限元静力分析。结果表明：与将风荷载分配到有限元模型的所有节点上相比,选取指定节点施加风荷载所得到的结果更大,表明在风荷载应加载到所有立面节点上;迎风面构件对背风面构件的挡风作用对塔机结构的应力分布及最大应力均无显著影响,而塔机结构的最大位移则随挡风作用的增强而增大,表明风荷载加载应考虑迎风面构件的挡风作用;塔机整机结构最大应力出现在底部主肢构件上,其大小均小于钢材的允许应力,该型号核电塔机可以承受17级超强台风作用。     

平屋盖围护构件设计风荷载研究

GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中未给出复杂体型且重要建筑物的风荷载局部体型系数,此类建筑物的风荷载需通过风洞试验确定。基于此,提出了基于风洞试验的围护构件设计风荷载计算方法,将规范中阵风系数与局部体型系数的乘积修改为局部体型系数与脉动风压系数极值之和的形式,称为风压系数极值。提出的围护构件设计风荷载计算方法不仅适用于迎风面围护构件设计风荷载的计算,也适用于气流分离区围护构件设计风荷载的计算。在脉动风压系数极值的计算中,考虑了气流分离区非正态风压时程的特性,采用非正态峰值因子的简化计算式,可简便确定非正态风压时程的峰值因子。以平屋盖围护构件设计风荷载的确定过程为例,对比了我国规范方法与文中方法的异同,提出了平屋盖围护构件风压系数极值的设计建议值。结果表明,采用文中提出的围护构件设计风荷载计算方法,基于风洞试验数据可确定气流分离区围护构件的设计风荷载,采用日本风荷载规范的屋盖风荷载分区方法是合理的;采用风洞试验得到的局部体型系数,套用GB 50009-2012规范方法确定气流分离区围护构件的设计风荷载,可能严重低估风荷载取值。     

天津生态城图书馆屋面及立面体型系数研究

天津生态城图书馆建筑方案的屋面为连续弯折坡屋面,立面非正多边形,屋面、立面的局部区域均为开敞.此情况下,设计时无法按照《建筑结构荷载规范》找到相应形式下的风荷载体型系数.由于该建筑建设位置临近海边,周边地势平坦无遮挡,风速较市区大,故而应谨慎考虑结构所受风荷载.本文采用数值模拟方法计算屋面和立面的风荷载体型系数,确保主...     

广州新电视塔细腰段整体模型稳定性试验研究

广州新电视塔是采用钢结构外框筒和钢筋混凝土核心简组成的筒中筒结构体系,外框筒由斜向布置的钢管混凝土柱、钢管斜撑以及倾斜放置的环向钢管构件构成.整个结构外框筒细长、细腰及扭腰等构成特点,使结构外框筒稳定性设计变得非常复杂.在中部细腰段,内外筒之间仅靠四道水平径向支撑构件连接.因此,细腰段外框筒群柱的稳定性成为控制结构安全的重要因素之一.对细腰段整体模型进行稳定性试验,研究细腰段在恒定轴力和水平风荷载作用下的稳定极限承载力、破坏模态及破坏机理,揭示广州新电视塔外框筒结构存在的群柱失稳现象.详细地阐述试验方案及试验过程,深入分析主要试验结果,相关研究成果为电视塔外框筒结构设计提供重要依据.     

成都传媒中心大厦结构方案选型与抗震性能分析

成都传媒中心大厦是由一组交错布置的裙房和超高层办公塔楼组成的不规则结构,外立面为三角形网格。结构利用建筑立面造型的三角形网格,形成具有良好承受水平和竖向荷载能力的空间外框筒结构体系,内部则采用框架结构体系。从结构受力特点、节点构造设计、抗震性能、施工可行性等方面对外框筒结构选型进行了综合比较分析,外框筒主结构体系采用钢结构。对内部有无核心筒进行了对比分析,计算表明可以取消内部核心筒。通过对钢结构、钢筋混凝土结构以及钢骨混凝土结构三种方案结构选型综合分析,钢结构方案结构性能最优。最后专门对钢结构方案进行了Push-over抗震性能分析,在7度罕遇地震性能点,结构构件仍处于弹性状态,无塑性铰出现,结构的最大的层间位移角发生在结构立面收进位置,且都能满足规范的变形要求。对结构进行继续加载,主要出铰位置为结构外框的角部及外框收进开洞部位,随后结构的部分梁出现塑性铰,柱无塑性铰出现,满足"强柱弱梁"。当结构的顶点位移达到结构     

高层建筑立面装饰构件设计风荷载探讨

现代建筑外立面大量使用装饰构件,如遮阳板、扶手、百叶与女儿墙等,且风荷载一般为该类构件设计的控制荷载。由于风洞试验都采用缩尺模型,很难在常规风洞中直接测量小构件上的设计风荷载。为了确保外立面装饰构件在风荷载下的安全性与经济性,需要对高层建筑外立面装饰构件风荷载取值的合理性进行探讨。通过文献调查该类小构件所采用的风洞试验研究方法与分析主要国内外规范中有关外立面装饰构件荷载取值的相关规定,对我国《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中存在的问题进行了探讨,指出了当前设计规范与风洞试验方法存在的不足。然后,基于已有荷载规范与ARUP项目经验,给出了高层建筑立面小构件设计风荷载的估算公式,并结合ARUP典型项目中有关外立面小构件的风洞试验,对外立面构件试验方法的合理性与幕墙构件荷载取值进行讨论。最后指出了装饰小构件设计风荷载当前存在的问题与并给出了相应的对策建议,可供工程设计与规范修订提供参考。     

钢-砼混合框筒结构超高层建筑结构设计关键技术

某钢-砼混合框筒结构超高层建筑总高度250m,结构位于风荷载较大、地震作用也较大的地区,根据建筑的功能要求,进行伸臂加强层位置方案比选,结合该高层结构超限情况进行抗震性能分析,运用基于性能的抗震设计方法,根据结构抗震性能目标分别确定了关键构件、普通竖向构件和耗能构件的性能水准,进行多遇地震、中震下结构计算分析和罕遇地震下结构弹塑性分析,采取针对超限的措施,实现了预期的性能目标。     

东莞国贸中心T3塔楼结构设计

东莞国贸中心T3塔楼结构立面复杂,从结构构件与建筑立面和幕墙的完美结合、风振舒适性等综合考虑,采用外框筒+核心筒的结构体系,其中外框筒体系由下向上分别采用大柱距框架、规则密柱筒和错列的密柱筒形式。对塔楼的结构体系进行介绍,针对塔楼特点制定了构件性能化设计的总体原则和性能目标,对特殊部位的传力路径进行了细致分析,并给出解决措施。     

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。     

深圳某证券公司总部大楼特殊外框的设计与分析

深圳某证券公司总部大楼结构高度为201.4m,采用钢框架-混凝土核心筒结构体系,属于超B级复杂超高层超限结构.本塔楼结构南北立面设置全楼贯通的空腔,造成了外框梁的局部缺失.对该结构在水平和竖向荷载作用下受力机制进行深入研究.结果 表明:论证了在外框有所削弱的情况下结构抗侧性能仍能满足设计要求;同时南北立面带空腔的框架在竖向荷载作用下具有足够的安全度,变形也在合理范围内.采用LS-DYNA软件对结构进行大震动力弹塑性时程分析,结果表明,在罕遇地震作用下结构各构件的抗震性能满足性能目标,结构整体能够满足"大震不倒"的要求,并对局部构件进行了合理的加强,确保结构具有更好的抗震及抗风性能.     

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。     

圆角化方形截面高层建筑风荷载特性试验

对圆角率为25%的正方形高层建筑刚性模型进行了测压试验,并对其风荷载特性进行了研究;分析了三分力系数和基底力矩系数随风向角的变化规律,给出了阻力系数平均值、根方差值和升力系数根方差值拟合结果;分析了最不利风向角下的风荷载功率谱,并采用经验公式进行拟合;分析了体型系数并与规范中正方形体型系数进行了对比。结果表明:对正方形建筑角部进行圆角化处理能明显降低建筑风荷载,且消除了功率谱曲线谱峰尖而窄的单峰现象,从本质上改变风荷载特性,有利于主体结构的抗风设计;角部区域负压较大,对幕墙抗风设计不利。     

高层建筑等效静态风荷载的确定

风荷载是强风区高层建筑的主要侧向控制荷载,确定脉动风荷载是高层建筑结构设计的需要。借助于高频动态天平试验和风压测量试验,分析讨论了沿建筑物高度分布的平均风力、脉动风力、风致振动惯性力以及建筑结构设计所需要的等效静态风荷载的确定问题,可为高层建筑结构设计中的风荷载确定提供参考。     

新型轻钢龙骨体系水平位移有限元分析方法

无比钢结构是一种新型的轻钢龙骨体系,我国现有的结构软件无法直接对其进行设计和计算,采用有限元方法是目前进行结构分析较好的选择。介绍了无比钢结构的组成及做法,提出了整体结构的有限元建模方法,并以5层教学楼为例,采用ABAQUS软件包分析了结构在风载和地震荷载作用下的水平位移,且与规范要求的最大值进行了比较。结果表明,按所提出的针对无比钢结构的有限元建模和分析方法,在风载和地震作用下计算得到的多层无比钢结构的层间和顶点水平位移均可以满足规范要求。     

某高层住宅剪力墙设计与应用

某高层住宅为钢筋混凝土剪力墙结构,通过论述结构设计时应注意的剪力墙布置、结构计算、风荷载的体型系数及干扰系数取值、连梁设计等几方面问题,并结合实际工程经验,提出悬挑构件双层配筋、地下室外墙纵筋位置、墙体开洞处理等结构构造措施。     

基于风洞试验的高层建筑风荷载研究及抗风设计

基于刚性模型同步测压风洞试验结果,采用覆面积分频域计算方法,对广州松日总部大楼风荷载进行了研究.结果表明:相比顺风向而言,大楼楼层横风向振动曲一致性更强;不同风向角下顺风向与横风向基底弯矩分量组成各不相同,其与建筑立面形式相关;大楼振动舒适度满足规范要求.通过进行等效静风荷载和峰值加速度的敏感度分析,为结构优化设计提供了指导.     

上海中心大厦结构抗风设计

上海中心大厦为超高层建筑,建筑立面呈三维曲面和旋转形态,合理的抗风设计对结构的安全性、适用性和经济性具有重要意义。通过对上海中心大厦的风气候、建筑外形空气动力学优化以及风洞试验研究,获得了体型系数、斯托罗哈数和地貌类别等计算参数,分析了上海中心大厦风致振动、舒适度以及调谐质量阻尼器对风振舒适度的影响。研究结果表明：采用Vickery风场模型预测得到的梯度风速比采用Georgiou模型预测得到的梯度风速有所增加;风荷载下的结构响应大于多遇地震作用下的结构响应,但小于基本烈度地震作用下的结构响应,合成位移角满足1/500限值的要求。图13表11参14     

地貌条件对建筑风压影响的研究

高层建筑表面的风压大小及分布是结构设计风荷载的主要依据，其考虑的因素很多。本文应用国际通用的CAARC刚性模型进行测压试验，主要研究分析紊流条件与平滑流条件下的模型表面的风压分布规律，同时分析了这两种条件下体型系数随风向角的变化规律，其结果对结构的抗风设计有一定参考价值。     

地王大厦结构设计若干问题

深圳地王大厦是一座高达368m,横向高宽比为8.78的超高层建筑,结构设计上遇到不少新的问题.该大厦结构系由日本新日铁株式会社设计部设计,作为该大厦的结构设计顾问,作者有机会与设计者就诸多重大设计技术问题进行了咨询与探讨.现就地王大厦风载的确定,结构抗风抗震设计,特别是怎样计算与控制结构在风和地震作用下顶点和层间位移等关键技术问题给予说明与探讨,最后简单介绍了大厦建成后进行监测和测试的初步结果.     

超高层建筑的风荷载及风能发电应用研究

珠江城商务写字楼高309.6m,在大楼中上部安装有4个风能发电机进行风能发电,风荷载是该超高层建筑的控制荷载。对该建筑进行了大比例尺(1∶150)模型的风洞试验,根据试验结果计算了该结构的基底等效风荷载,分析了吸风口附近和各立面风压分布的特点、吸风口内风速放大的特点以及高层建筑中应用风能发电的可行性,并将基底等效风荷载与小比例尺模型的风洞试验结果进行了对比。结果表明:根据不同比例尺模型的风洞试验结果计算的基底等效风荷载会有所不同;在超高层建筑中开设吸风口应用风能发电,对减少结构总体风荷载是有益的,但风机运行时,吸风口内测点极小值风压比无风机时最大增加65%。在超高层建筑中应用风能发电是一种开创性的策略,在超高层建筑中可获得比10m高度处大29.5倍的风能,但要充分利用高层建筑进行风能发电需进行深入研究。