中国国际丝路中心大厦结构分析与设计

本工程位于高烈度地区,通过研究超高层建筑结构受力和变形的特点,结构设计采用消能减震设计方案,在核心筒和外框柱之间采用传统伸臂桁架和阻尼伸臂桁架相结合的形式。小震弹性分析、中震等效弹性分析及大震弹塑性分析结果表明该结构体系受力合理,阻尼伸臂桁架提供的附加阻尼可有效控制结构地震反应,特别是大震下的弹塑性变形,保护关键构件,提高整体结构抗震性能。     

超高层巨型管柱桁架加工制作技术

巨型管柱桁架主要是伸臂桁架、腰桁架,在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架可减小结构侧移,通过提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力,增加框架承担的倾覆力矩,同时减小了内核心筒的倾覆力矩。对于框架核心筒结构,设置伸臂桁架后侧移减小显著;而对于筒中筒结构而言,侧移减小的效果不明显。在结构周围设置腰桁架可使各框架柱承受的轴力均匀变化,因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的。超高层建筑结构可以根据具体情况,同时设置伸臂桁架和腰桁架。     

中粮前海总部大楼结构设计难点分析与处理

中粮前海总部大楼项目为复杂超高层结构,塔楼采用带1道伸臂桁架的钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构。核心筒偏心布置,局部采用斜柱转换,高区采用张拉索幕墙结构附着在主体结构。介绍了偏筒结构设计的策略;对斜柱转换的特殊节点设计进行分析;对超大张拉索幕墙结构与主塔楼结构构件的节点进行了受力分析。结果表明,偏筒结构通过对核心筒采用不等墙厚设计可以有效地减少偏心,同时在核心筒墙内设置型钢可以有效抵抗核心筒偏置带来的拉力;合理设置桁架结构可以有效地抵抗拉索幕墙传递的扭矩和拉力;圆形柱和方形柱转换节点采用三道环板转换可以高效地实现节点力转换且方便施工。     

超高层建筑伸臂桁架“延迟连接”技术在沈阳恒隆广场主塔楼施工中的应用

在水平荷载起控制作用的超高层建筑中,设置伸臂桁架可以提高结构的整体工作性能,从而提高结构的抗侧刚度,控制结构的顶部位移,降低核心筒所承担的倾覆力矩。但是,伸臂桁架在施工阶段,由于内外筒施工不同步,结构布置不对等原因,会导致施工过程中内、外筒的变形存在一定差异,如果盲目施工,将会造成在伸臂桁架内部过早产生较大应力,导致结构成形后整体受力状况与原结构设计模型不符。通过研究,提出一种超高层伸臂桁架"延迟连接"的施工技术。该方法在沈阳恒隆广场主塔楼施工应用的情况表明,可有效解决外框与芯筒不均衡变形导致的伸臂桁架应力过大的问题,确保了伸臂桁架施工和使用阶段的结构性能。     

超高层建筑结构中腰桁架和伸臂桁架的应用问题

超高层框架-核心筒结构中广泛采用腰桁架和伸臂桁架提高结构整体的抗侧刚度。通过对腰桁架和伸臂桁架作用机理的分析,指出了腰桁架和伸臂桁架作用的实质是加强竖向构件之间的连接,并使外围框架柱轴向受力。对腰桁架和伸臂桁架的最优位置进行了理论分析和模型计算,结果表明,腰桁架和伸臂桁架减小结构变形的最优位置在结构的中上部,且二者对相连构件的内力有明显影响。归纳了腰桁架和伸臂桁架的选用原则,指出了设置腰桁架和伸臂桁架时需要注意的问题。     

深圳大百汇主塔楼结构设计与分析

深圳大百汇主塔楼高度为375m,超高层主塔楼是集办公、酒店、公寓和商业为一体的综合体,结构体系采用带伸臂桁架与腰桁架的钢管混凝土柱-钢梁框架-核心筒混合结构体系。塔楼建筑立面呈纺锤形,外框柱沿曲线布置而形成一系列的斜柱。介绍了主塔楼结构方案的确定方法及结构设计重点,描述了曲线布置的斜柱体系对抗侧刚度的提高效应、伸臂桁架的选取及优化、斜柱引起钢梁水平轴力的计算方法,基于性能抗震思想对结构及构件进行大震性能评估。结果表明塔楼整体刚度与构件满足抗风与抗震的性能要求。     

超高层建筑施工全过程竖向变形效应研究

依据欧洲规范EC2关于混凝土弹性模型、收缩、徐变随时间变化规定,考虑施工顺序加载、竖向构件压应力差异、伸臂桁架后连接、下料长度调整等因素,结合某超高层建筑结构,实现了施工全过程模拟,获得各施工阶段外框架柱和核心筒剪力墙的竖向变形量及差异,对施工过程中关键构件的承载力进行验算,同时比较了后连接方案对水平伸臂桁架内力的影响。分析结果表明:在超高层设计时必须考虑混凝土收缩徐变等非荷载作用下的变形,竖向构件应考虑竖向变形而产生的压缩量进行预调整,采用后连接的施工措施可以减小水平伸臂桁架的内力。     

上海中心大厦伸臂桁架与巨柱和核心筒连接的静力性能试验研究

超高层框架-核心筒结构体系中,伸臂桁架连接着外围巨柱框架与内部核心筒,需传递巨大内力,其连接构造、传力机制等非常复杂。以上海中心大厦工程为背景,选取钢骨混凝土巨柱-伸臂桁架-环带桁架连接区域和伸臂桁架-核心筒连接区域进行了单调静力加载试验,并进行了有限元分析和简化模型计算分析。结果表明：伸臂桁架能够有效连接相邻构件并可靠传力,其破坏模式表现为伸臂桁架斜腹杆的受压屈曲以及上、下弦杆的弯曲变形,具有较好的延性;伸臂桁架与巨柱和核心筒连接的节点板虽然部分区域进入塑性,但塑性变形不明显,表明连接区域的承载力远高于杆件的承载力;有限元分析及简化模型分析结果与试验结果吻合良好;简化模型反映了伸臂桁架的非线性受力机理,可对其失效荷载进行准确预测,并可根据结构性能设计要求进行伸臂桁架分析和构件截面选择。     

加强层伸臂桁架-复式钢管高强混凝土柱节点有限元分析

基于巨型框架-核心筒结构体系中加强层伸臂桁架与巨型框架柱连接节点受力的特殊性,提出一种伸臂桁架-复式钢管高强混凝土柱的连接节点形式,运用ABAQUS软件并结合深圳某超高层结构设计,对该节点展开详细的数值模拟分析。研究揭示了该节点的受力机理,并证明其在传力上的可靠性,可为该类节点在超高层结构中的应用提供参考。     

某超高层钢管混凝土柱——伸臂桁架节点分析

某61层框架—核心筒结构超高层建筑,主体结构形式为钢管混凝土框架—伸臂桁架—钢筋混凝土核心筒。研究了伸臂桁架、带状桁架与钢管混凝土框架柱连接节点的最不利工况,对其进行设计,并采用ANSYS分析了其受力特点,结果表明加强环对节点的约束效应明显,焊缝是控制节点强度的主要因素。     

带加强层超高层结构受力性能研究及设计建议

在已有的简化理论分析结果基础上,对带加强层高层建筑结构进行空间建模,研究了倒三角形和均布侧向荷载作用下结构的顶点位移、框架柱内力与加强层数量、加强层伸臂与内筒线刚度比、外柱与内筒的刚度比的关系。通过一系列数值计算,分析了带加强层高层建筑结构的受力性能,通过侧移及内力与加强层位置、结构构件的刚度比等关系,得出了合理的刚度比取值范围及限值。研究结果可供实际工程参考。     

Optimal vertical configuration of combined energy dissipation outriggers

The damped outrigger system emerged as an improvement of the conventional outriggers with the aim to provide supplemental damping and to contribute to the vibration control in super tall buildings where this system is usually applied. In addition to viscous dampers (VDs), buckling‐restrained braces (BRBs) have also been employed as energy dissipating members in outriggers. Nevertheless, the combined use of outriggers with VDs and BRBs in the same structure has not yet been studied. Such combination can contribute to achieve an effective multiperformance design of super tall buildings. This paper presents a study whose main objective was to determine the optimal vertical combination of two types of energy dissipation outriggers to control the seismic responses of a 9‐zone super tall model structure. Outriggers with VDs (OVDs) and outriggers with BRBs (OBRBs) were placed at the different zones of the structure considering all the possible combinations and in configurations of up to four outriggers. The effects of these combinations on the seismic performance of the structure were studied through parametric analysis and optimization methods. This form of the outrigger system is defined in this paper as combined energy dissipation outrigger system. The results indicate that when two energy dissipation outriggers are used, the combination of OBRB plus OVD shows superior seismic performance compared with other double‐outrigger configurations. In addition, the results show that the locations of OVDs and OBRBs play an important role in the structure behavior; it was found that it is more beneficial to place OBRBs above OVDs.     

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。     

带加强层框—筒结构中水平伸臂最佳刚度研究

利用带水平伸臂的框架-筒体结构侧移公式,对带加强层的框架一筒体结构水平伸臂的最佳刚度进行了分析,明确给出了根据需要减少的结构侧移量,确定水平伸臂最佳刚度的方法,并给出了具体参数.本文的结论,可供工程设计特别是确定结构方案时参考使用.     

昆明江东和谐广场超高层建筑结构抗震设计

昆明江东和谐广场项目B,D座超高层建筑为两栋平面基本对称的双子塔,采用带加强层的框架-核心筒混合结构体系,外围框架柱采用矩形钢管混凝土柱。介绍了该工程结构选型、抗震性能目标、各阶段抗震设计分析方法以及结构构件设计,重点阐述了核心筒剪力墙、外围框架和加强层的设计等关键问题处理和超限应对措施,并对高烈度区超高层建筑抗震设计进行深入探讨。     

带水平加强层的框-筒结构受力分析

对于高层建筑,设置水平加强层,能够非常明显地减小结构在水平荷载作用下的水平位移量,但是加强层的设置能引起结构竖向刚度的突变和结构内力的重分布。文中通过对八种不同加强层设置情况的框架-筒体结构进行详细的计算与分析,详细剖析了水平加强层减少结构侧移、改变结构受力状态的原因。     

中山古镇灯都商厦体形复杂超高层结构设计

中山古镇灯都商厦呈传统油灯状,其体形凹凸变化十分突出,结构设计具有非常大的挑战性。虽然有些方面突破了国内规范的限制,但结合工程本身的特性,结构设计上采取了多种结构体系相结合的措施,以保证体形复杂的结构在侧向刚度上的均匀性。工程利用巨型斜置钢管混凝土柱、外包钢板混凝土剪力墙、钢结构桁架、跨楼层交叉撑、加强层等组成了刚度、延性和稳定性均良好的结构体系。根据需要,结构体系沿高度进行转化,有效地解决了刚度突变、整体倾覆、中部球状悬挑等难点。经过反复的分析计算,确保了工程的安全性和经济性。     

巨型混合框架-核心筒结构的性能分析

巨型混合框架-核心筒结构是由巨型型钢混凝土框架、混凝土核心筒与伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的超高层结构体系.为了有效地提高巨型混合框架-核心筒结构的抗侧刚度和内外筒之间的协同工作性能,可采取以下措施:增加巨型梁的刚度;增加伸臂桁架的刚度;增设巨型支撑.分析结果表明:设置跨越两个楼层的巨型梁或伸臂,或增设巨型支撑,...     

Distribution of strong earthquake input energy in tall buildings equipped with damped outriggers

The seismic design of optimal damped outrigger structures relies on the assumption that most of the input energy will be absorbed by the dampers, whilst the rest of the structure remains elastic. When subjected to strong earthquakes, nevertheless, the building structure may exhibit plastic hinges before the dampers begin to work. In order to determine to which extent the use of viscously damped outriggers would avoid damage, both the host structure's hysteretic behaviour and the dampers' performance need to be evaluated in parallel. This article provides a parametric study on the factors that influence the distribution of seismic energy in tall buildings equipped with damped outriggers: First, the influence of outrigger's location, damping coefficients, and rigidity ratios core‐to‐outrigger and core‐to‐column in the seismic performance of a 60‐story building with conventional and with damped outriggers is studied. In parallel, nonlinear behaviour of the outrigger with and without viscous dampers is examined under small, moderate, strong, and severe long‐period earthquakes to assess the hysteretic energy distribution through the core and outriggers. The results show that, as the ground motion becomes stronger, viscous dampers effectively reduce the potential of damage in the structure if compared to conventional outriggers. However, the use of dampers cannot entirely prevent damage under critical excitations.     

南京绿地紫峰大厦超高层混合结构设计

南京绿地紫峰大厦是一幢屋顶高度达381m的超高层结构,采用嵌岩灌注桩和最大厚度达3.4m的基础底板,选择了带有加强层的框架-核心筒混合结构体系。针对结构的荷载和地震作用取值、振型信息、风和地震作用下的计算结果比较、规范验算等内容进行了介绍;并且对于结构设计中的特殊问题如伸臂与带状桁架的设置、转换柱的处理、施工顺序加载分析、竖向变形差异问题以及弹塑性分析等方面进行了深入探讨。