弯剪型高层建筑结构刚重比修正方法

为了考虑弯剪型高层建筑结构刚度沿高度不均匀分布的影响，基于欧拉公式、临界重力荷载参数及其特征方程等进行推导，提出了针对JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中结构整体稳定性指标刚重比的修正系数，并给出了考虑刚度不均匀修正系数的刚重比计算公式。通过10个工程实例分析发现：根据现行设计标准规范计算得到的刚重比并不一定偏于安全；通过刚重比判断高层建筑结构整体稳定性时，应首先考虑结构刚度沿高度不均匀分布对刚重比的影响；对于刚度沿高度逐渐变小或体型呈阶梯形的结构，在中上部变化幅度较大时，刚度不均匀的不利影响不可忽略。将该修正系数和有限元特征值法得到的修正系数进行对比，得到的修正系数可以用于判断刚度不均匀对结构整体稳定性的影响。     

质量分布不均匀的高层建筑整体稳定性分析

刚重比是高层建筑结构设计中的重要指标之一,规范给出的刚重比计算公式适用于质量分布沿高度相对均匀的结构。探讨了刚重比与重力二阶效应增幅和临界屈曲荷载因子的关系,并结合实际工程,对超高层建筑竖向荷载从下到上显著变化时,根据建筑体型和荷载分布情况,对刚重比进行修正;同时对结构进行重力P-Δ效应增幅和整体屈曲分析。分析结果表明,修正后的结构刚重比可满足规范要求,重力P-Δ效应增幅也能控制在合理范围之内,结构整体稳定满足要求。     

超高层建筑结构整体稳定性分析方法研究

由于超高层建筑具备沿竖向刚度、质量分布不均匀和高宽比较大等特点,不满足《高层建筑混凝土结构设计规程》中的刚重比验算公式的前提条件,故超高层建筑的稳定性备受关注。本文从刚重比控制稳定性的原理出发,介绍了超高层建筑刚重比计算的修正方法,结合一带加强层的超高层建筑工程实例,对结构的刚重比计算进行了修正,并与结构水平荷载下的P-Δ效应计算、整体屈曲分析结果进行对比,得到了一致的结论。相关方法可为超高层建筑稳定性分析提供参考。     

某330m超高层塔楼结构设计与分析

超高层建筑整体稳定性分析、加强层设计及结构转换等是超高层结构设计的重点和难点。通过越秀·国际金融汇三期330m超高层塔楼T5设计与分析,提出了刚重比修正、伸臂桁架+环带桁架加强层及斜柱转换设计等设计、分析方法。当结构整体稳定性指标刚重比成为结构设计的控制指标时,有必要对刚重比的适用条件进行分析。通过力学公式的推导可知,规范关于刚重比的计算方法适用于刚度和质量分布沿竖向均匀的结构;根据公式推导结合屈曲因子计算的对比分析,提出了当结构主要构件从下到上逐步收进、质量主要集中在下部楼层时针对刚重比的修正方法,使结构设计更加合理经济。在高区结构收进部位相邻下两层,设置伸臂桁架+环带桁架加强层,有效解决了高区结构收进后刚度削弱的问题。收进后高区外框架柱与核心筒剪力墙之间采用斜柱过渡的方式,解决了高区个别外框柱与下层的连接过渡问题,避免了结构转换层的设置。     

方达成大厦结构设计关键问题探讨

方达成大厦建筑平面为十字形,主体结构高度249.71m,高宽比4.96,采用剪力墙结构体系.主要介绍了设计过程中遇到的几个难点和关键问题,如风荷载和地震作用的取值、刚重比和二阶效应的特别验算、墙肢面外受弯的复核设计和转换梁的计算等.风荷载和地震作用不满足规范刚重比计算公式的适用条件,根据公式的本意进行了推导计算,得到的刚重比结果与广东省《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ 15-92-2013)介绍的屈曲因子方法的计算结果基本对应;刚重比满足规范要求,但计算得到的位移增大量仍超出5％的弹性增量限值,因此设计中仍然考虑了重力二阶效应.采用YJK软件默认的计算方法,求得悬挑梁端剪力墙面外要承担一定的弯矩,且与梁端作用点距离较远,可能不符合实际,需要手动对梁端剪力墙边缘构件的配筋予以复核,确保安全.经有限元分析计算可知,塔楼墙肢转换结构安全合理可靠,满足中震弹性的性能目标.     

冷成型钢轴压构件畸变屈曲承载力计算公式研究

对Hancock提出畸变屈曲承载力计算的两条强度曲线公式背景和试验基础进行了研究,并将现行北美规范、澳洲规范及我国行业标准《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》轴压构件畸变屈曲承载力计算公式与Hancock两条强度曲线之间的关系进行分析比较。在此基础上,建议畸变屈曲承载力有效宽度计算的修正公式,并将其与Hancock两条强度曲线进行比较。此外,采用最近的复杂形式卷边槽形截面的试验结果,对上述3个畸变屈曲承载力计算公式进行分析评价和预测准确性验证。结果表明:Hancock两条畸变屈曲承载力计算曲线为各国现行规范的直接强度法和有效宽度法而采用,但二者在部分区段有一定误差;建议的修正公式基本处于两条计算曲线之间,延伸了适用范围并减小了误差,解决了不同规范的较大计算差值,与直接强度计算结果吻合更好;建议的修正公式和现行规范的2个计算公式均能较好地预测板件中间加劲、边缘二次加劲等复杂截面形式轴压构件的畸变屈曲承载力。     

混凝土结构设计中常见的稳定问题

混凝土结构的稳定问题受重视程度不及钢结构,本文对比中国、欧洲、美国和新西兰的混凝土设计规范中关于结构整体稳定、构件稳定的条文,并结合示例和公式推导,给出相关设计建议。对于整体稳定,刚重比数值受侧向合力位置、建筑重力大小及位置的影响,不应简单地以刚重比的数值来评判不同建筑的整体稳定性。对于构件稳定,分析了几个常见而易被忽视的问题。穿层柱及支撑连桥的框架柱宜考虑二阶效应;对于大跨度梁和长悬臂梁可借鉴外国规范,控制梁的高宽比和侧向无支撑长度;通过数值屈曲分析来反算柱子计算长度时,应正确施加荷载;国内对墙肢的稳定限制较严,对比墙肢的稳定等效荷载与轴压比限值荷载,给出了楼梯间外墙和L形剪力墙的截面由稳定控制的临界高度。     

复杂体型高层建筑结构稳定性验算

高烈度区结构刚度一般由水平荷载控制,而在低烈度区则往往由整体稳定决定。结构侧向刚度和重力荷载是影响结构整体稳定和P-Δ效应的主要因素,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)采用刚重比作为控制指标。基于结构楼层荷载沿竖向均匀分布,规范给出了刚重比的限值指标。对于体型复杂的高层建筑,不同建筑之间质量沿高度分布差异很大,采用同样的控制参数,结构实际稳定性无法保证。根据实际体型和水平荷载分布情况,引入楼层竖向荷载分布系数β,通过控制结构在风荷载和地震作用下的P-Δ效应,计算了结构合理刚重比,对规范指标进行了修正;同时根据实际荷载分布提出了任意水平荷载分布下的等效侧向刚度的计算公式。     

上海中心大厦结构整体稳定性分析及巨型柱计算长度研究

上海中心大厦是由巨型框架-核心筒-伸臂桁架抗侧力体系组成的超高层建筑,结构的稳定性备受关注。根据实际体型和荷载分布情况,采用修正算法推算了结构刚重比,同时对结构在风荷载和地震作用下的P-Δ效应进行了评估。结果表明：修正后的结构刚重比满足规范要求,P-Δ效应能控制在较低的水平之内。整体线弹性屈曲分析也进一步验证了结构具有良好的稳定性。巨型柱作为上海中心大厦的关键构件,其计算长度取值将直接影响结构设计的合理性。通过巨型框架分区模型的线弹性屈曲分析得到巨型柱的临界荷载,由欧拉公式反推出巨型柱的计算长度。图12表7参7     

高层建筑结构整体稳定性研究

结构的侧向刚度和重力荷载之比即刚重比,是反映结构整体稳定性的关键参数。当高层建筑的高宽比足够大时,结构的刚重比一般接近规范规定的下限值,甚至低于下限值,计算的刚重比的准确性就显得非常重要。着重分析了弯剪型结构整体稳定性验算时存在的问题,比较结构顶点位移在考虑重力P-Δ效应前后的变化,以及其与刚重比及结构屈曲临界荷载系数的关系,提出了补充验算结构整体稳定性的建议。     

建筑结构刚重比规范算法研究及 PKPM 软件实现

刚重比是衡量建筑结构整体稳定性的重要指标。根据倒三角荷载模式下的悬臂柱力学模型,提出适应任意荷载分布形式的刚重比计算公式,并给出钢结构、钢混组合结构刚重比的设计限制。结合实际工程,采用PKPM软件建立不同结构的模型,对比分析风荷载或地震作用两种常见水平荷载下的刚重比软件计算结果与理论计算值,两者吻合较好。     

高层结构整体稳定性探析——以马尾物联网1#楼为例

高层建筑结构的刚重比作为结构分析中的重要指标之一,规范是基于刚度和质量分布沿结构竖向均匀的前提得出相应计算公式。通过对结构稳定性的规范理论的理解应用,结合实际工程,通过修正刚重比满足规范要求,控制结构二阶效应在规范允许合理范围。     

苏州圆融星座钢管混凝土柱稳定及计算长度分析研究

柱作为重要的结构构件,其稳定性及承载力的计算非常重要,尤其是对于一些穿层柱。而现行规范(程)对柱计算长度的确定未给出合理解。选取典型工程实例,从整体结构屈曲稳定分析出发,得到各层柱的屈曲模态,结合欧拉公式反算柱计算长度,从而确定柱的承载能力。并与规范(程)关于钢柱计算长度计算方法进行了对比分析。分析结果表明,本文的计算方法合理,并易于在工程中实现。     

锦江文创产业中心塔楼结构设计

锦江文创产业中心塔楼建筑高度217.8m,主体结构总高度为193.55m,大屋面以上为异形钢结构塔冠,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,属于超B级高度且包含楼板不连续、局部不规则、扭转不规则三项不规则项的超限高层建筑。介绍了项目特点和结构体系的选择,针对超限情况提出了相应的抗震措施,采用ABAQUS软件对结构进行了大震动力弹塑性分析,对穿层柱屈曲分析、塔冠钢结构稳定性设计等专题进行了探讨。分析结果显示,穿层柱屈曲分析建议采用结构整体模型,结构各项性能指标较理想,整体设计满足规范要求。     

海口双子塔-南塔结构整体稳定与关键构件计算长度系数研究

海口双子塔-南塔位于地震高烈度与强台风区,结构设计存在较大挑战,其整体稳定及构件稳定承载力验算是其中的重要内容。首先采用倒三角分布荷载、风荷载和地震作用三种荷载分布形式计算了结构的弹性等效侧向刚度,并据此得到了结构的刚重比和P-Δ效应的影响,结果表明,结构具有较好的抗侧刚度和整体稳定性能。使用MIDAS Gen软件进行了结构整体屈曲分析,进一步印证了结构具有良好的整体稳定性能。通过弹性屈曲计算了巨型柱及RCFT中柱的屈曲临界荷载,并使用欧拉公式反算了计算长度系数。     

短期荷载作用下600MPa级超高强钢筋混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究600MPa级超高强钢筋混凝土梁受弯性能,进行18根配置600MPa级高强钢筋和1根配置HRB400钢筋的混凝土梁受弯静载试验,分析600MPa级超高强钢筋对混凝土梁裂缝分布、承载力、平均裂缝间距、最大裂缝宽度等影响。研究结果表明：配置该类型钢筋的受弯构件开裂弯矩和极限弯矩仍然可以按照现行规范公式进行计算;短期荷载作用下平均裂缝间距、最大裂缝宽度等参数计算值与现行混凝土结构设计规范公式计算值存在一定差异,平均裂缝间距计算值偏大,最大裂缝宽度计算值与试验值相比偏小。最后根据试验数据对配置该类型钢筋的受弯构件裂缝宽度计算公式进行适当修正,第一种方法是在现行规范计算公式基础上引进裂缝宽度综合调整系数,第二种方法是对现行规范裂缝宽度计算公式中的平均裂缝间距采用修正公式代替,短期裂缝宽度扩大系数采用修正值。修正结果表明第一种修正方法得到的计算值与试验值吻合度高,同时考虑到规范的连续性,建议采用第一种方法进行裂缝宽度修正。     

重宾保利国际广场结构设计和分析

重宾保利国际广场位于重庆市渝中区,建筑高度286.8m,塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构。介绍了项目的结构选型,基础和地下室、上部结构的设计特点。按不同规范对核心钢管混凝土柱的承载力进行了比较计算,根据风洞试验结果确定本工程风荷载体型系数的取值。最后对刚重比的计算和结构重力二阶效应进行了分析研究和探讨。     

武汉某超限高层塔楼结构设计

武汉精武路项目五期T5塔楼,建筑高度330m,为超B级高度超限高层。该建筑采用带加强层的矩形钢管混凝土柱框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。介绍了该工程结构体系的特点、抗震性能化设计的原则及方法、基础设计、整体弹性计算结果、罕遇地震作用下的动力弹塑性分析结果。对设计中的一些关键问题:包括伸臂桁架和环带桁架的设置、转换层关键节点的分析设计、结构屈曲分析及稳定计算进行了深入阐述。最后提出设计建议:在超高层建筑中部偏上部位利用避难层同时设置伸臂桁架和环带桁架加强层,对提高结构整体抗侧刚度非常有效;对于竖向尺寸突变的建筑,将使用有限元法得到的屈曲因子作为结构整体稳定性的判别指标,其结果更加合理。     

门式钢管脚手架稳定承载力计算方法

门式钢管脚手架作为一种临时结构,其计算方法应保证结构安全可靠,且便于施工单位应用.现行规范中对脚手架稳定性计算的方法过于笼统,将所有影响因素转化为立杆长度调整系数k考虑,对同一高度脚手架采用同一调整系数.文中在试验研究及理论分析的基础上,对规范中的计算公式进行修正,对不同搭设条件下的脚手架采用不同的计算长度系数,并考虑脚手架的工作条件,采用结构抗力调整系数对立杆计算长度进行调整,进而提出一种门式钢管脚手架稳定性的实用计算方法以供参考,最后通过一个算例来说明公式的应用.     

不均匀竖向荷载作用下弯曲型高层建筑的整体稳定验算

整体稳定控制是高层建筑结构设计中的重要问题之一。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)通过刚重比来控制结构整体稳定和二阶效应幅度,其刚重比公式适用于竖向荷载沿高度分布相对均匀的结构。高规适用高度范围内,绝大部分弯曲型高层建筑的竖向荷载沿高度分布是相对均匀的,近年来我国高层建筑迅速发展,有些超高层建筑出现竖向荷载从下到上显著变小甚至突变的情况,直接用高规刚重比公式计算过于保守、存在较大误差。针对竖向荷载不均匀的弯曲型结构,探讨并提出了适用的刚重比公式,此刚重比公式可以合理反映竖向荷载不均匀对刚重比的影响,同时在竖向荷载均布情况下直接退化为高规的刚重比公式。理论和算例分析表明,建议的刚重比公式计算精度可以满足工程需要,且在各种竖向荷载模式下均偏于安全,具有工程实用价值。