某高层双塔连体结构设计

高层双塔连体结构受力比一般多塔结构更为复杂。结合某工程实例,对结构的体型选择、整体计算、地震弹性时程分析及连体部位的楼板应力分析等进行了论述。结果表明,双塔连体结构平立面不规则,在地震作用下将产生较大的扭转变形,应合理地布置竖向构件,并且采取相应的加强措施;空腹桁架连接方案可以提高结构的抗剪承载力和结构延性,保证结构的抗震安全。     

汉中某复杂高层大跨连体结构设计

某复杂高层建筑,位于陕西省汉中市(7度区),存在扭转不规则、楼板不连续、竖向构件收进、连体等不规则情况。大跨连体采用型钢混凝土转换桁架。对结构关键构件提出了抗震性能设计目标,并针对结构的不规则项,提出了相应的加强措施。对整体结构进行振型分解反应谱计算分析、弹性时程分析和静力弹塑性分析。并对转换桁架进行专项分析,包括转换桁架内力和变形分析、转换桁架上下弦楼板应力分析、支撑转换桁架的框架柱抗震性能分析和楼盖振动舒适度分析。分析结果表明,采取的加强措施能够确保结构安全可靠,并满足规范要求。     

世博文化中心主体结构设计与分析

上海世博文化中心碟形主体结构由36榀悬臂长度不等的桁架和内框架结构组成。结构受力以静荷载为主。有效控制桁架端部的变形及减小桁架和内框架的受力是该结构设计的重点。设计时分析了结构的受力特点并针对关键构件进行了加强,首先在内框架顶部设置两道矩形钢管主环梁;其次将六层楼板加厚为200mm,并在楼板应力大的桁架第一节间位置铺设钢板。上述措施如同在36榀内框架顶部加了一道“紧箍”,显著减小了桁架端部变形及主要构件的受力。动力分析表明：该结构的振动特性不同于普通的高层建筑,扭转成为第1振型,但结构具有相当大的侧向刚度,且抗侧力构件分布均匀,并采用钢框架结构,在水平地震作用下不致出现脆性破坏。为研究楼板刚度对结构的影响,建立了考虑楼板刚度、不考虑楼板刚度及单榀框架等3个计算模型,分析了主要杆件在这3个计算模型下受力的差异,结果表明,楼板刚度对主要杆件的受力有显著影响,但对不同的杆件受力影响有所不同,设计时须取3个计算模型下的包络结果进行设计。     

华电集团华中总部基地主楼抗震性能设计

华电集团华中总部基地主楼的两个塔楼在顶部8层(47~54层)连为一体,为"门"形复杂连体超限高层建筑。结构存在楼板不连续、刚度和承载力突变、构件间断、局部不规则等5项不规则项。对主楼进行了抗震性能分析,确定了结构构件抗震性能目标。对主楼进行了小震静力弹性和弹性时程分析、中震和大震等效弹性分析及大震弹塑性时程分析,重点对比了单塔模型与整体模型统计的力学和变形指标的差异、加强层及连体桁架屈服情况,验算了墙肢受力状态,并根据分析结果采取相应的抗震措施,抗震性能达到预期的性能目标C类要求。最后针对地下室顶板开大洞、连体层楼板受力性能、结构抗连续倒塌等做了专门的计算分析与构造设计,结果满足要求。     

某超限高层建筑连体结构选型与设计

结合某大学理学院复杂连体超限高层结构,首先对高位连体桁架连接方案进行了选型分析;其次分析了连体结构在小震和风荷载作用下的各项指标,并采用大震弹塑性时程分析方法检验结构薄弱层层间塑性位移角;最后对连接体楼板和连接体与塔楼连接节点在中震作用下进行了应力分析。分析结果表明:高位连接体与两边塔楼的连接形式应综合考虑连接体刚度、连接体与两边塔楼变形协调情况、建筑效果、实施难度等因素;连接体容易造成刚度和抗剪承载力突变,宜采用弹塑性动力时程分析结构薄弱层的层间弹塑性位移角,保证结构薄弱层的抗倒塌要求。     

超限高层建筑大悬挑楼层结构设计

华深圳留仙洞总部基地A塔楼为带复杂单边大悬挑的超限高层建筑。根据本工程不规则性,采用基于性能的抗震设计方法对结构进行了可行性分析。针对单边大悬挑结构进行了专项分析,这些分析包括:悬挑结构楼板刚度对悬挑桁架的影响,悬挑桁架对主塔楼结构的影响;悬挑部分楼板应力分析,大悬挑桁架关键节点分析,悬挑桁架不同施工方案分析,小跨度悬挑结构方案比选等。通过分析得到了在不同作用工况和施工方案下悬挑结构混凝土楼板、桁架杆件和关键节点的受力和变形以及悬挑结构对主塔楼结构构件受力的影响规律。根据分析结果,为减小楼板应力,悬挑楼板采取了后浇带和组合楼板栓钉包裹低弹性模量材料等措施;为减小悬挑结构的杆件受力和控制竖向变、形,给出了大悬挑结构和空腹桁架合理的施工方案。     

超限高层建筑大悬挑楼层结构设计

深圳留仙洞总部基地A塔楼为带复杂单边大悬挑的超限高层建筑。根据本工程不规则性,采用基于性能的抗震设计方法对结构进行了可行性分析。针对单边大悬挑结构进行了专项分析,具体包括:悬挑结构楼板刚度对悬挑桁架的影响,悬挑桁架对主塔楼结构的影响,悬挑部分楼板应力分析,大悬挑桁架关键节点分析,悬挑桁架不同施工方案分析,小跨度悬挑结构方案比选等。通过分析得到了在不同作用工况和施工方案下悬挑结构混凝土楼板、桁架杆件和关键节点的受力和变形以及悬挑结构对主塔楼结构构件受力的影响规律。根据分析结果,为减小楼板应力,悬挑楼板采取了后浇带和组合楼板栓钉包裹低弹性模量材料等措施。为减小悬挑结构的杆件受力和控制竖向变形,给出了大悬挑结构和空腹桁架合理的施工方案。     

普陀龙湾项目连体结构设计

普陀龙湾项目1号塔楼19层和2号塔楼18层连接形成连体结构。两栋塔楼高度不同,为非对称双塔连体结构,主体采用框架-剪力墙结构,连体部分采用钢空腹桁架。介绍了项目的工程概况、结构整体设计指标、连体结构的设计要点,并对多程序的计算结果进行分析对比。结构设计融入了抗震性能化的设计思想,对连体部分舒适度、构件受力进行了细致的分析。罕遇地震作用下,对结构进行了弹塑性动力时程分析。分析结果表明,结构主要抗侧力构件满足中震不屈服(关键构件在中震作用下保持弹性)的抗震性能目标,结构各项指标均满足规范的要求。     

杭州滨江宝龙酒店钢桁架连体结构分析与设计

杭州滨江宝龙酒店为双核心筒上支撑大跨钢桁架连体结构体系,结构超限。为了保证结构的安全性,采用YJK和SAP2000对结构进行了抗震性能设计。针对各主要受力构件的抗震性能目标,采用YJK和SAP2000对结构进行了小震弹性反应谱分析、小震弹性时程分析、中震构件性能分析、大震弹塑性时程分析以及楼板舒适度分析。计算结果表明,对部分构件采取一定的构造措施加强后,结构能实现预定的性能设计目标,同时也能提高结构的安全性。     

西安站改多连体结构弹塑性分析与振动台试验

西安站改东配楼为一不规则的多连体结构,采用框架-剪力墙结构体系,通过SAP2000软件进行了三维弹塑性时程分析,揭示出薄弱部位及构件,进行重点加强和配筋设计。在数值分析的基础上,进行了1∶10的整体缩尺模型振动台试验,以得到结构的动力特征、扭转位移响应、罕遇地震作用下多连体结构的变形协调关系、薄弱区域及破坏机制。试验结果表明:多连体结构薄弱部位主要集中在小三角区及支撑跨缝桁架的框架梁、柱构件处;在8度设防地震作用下梁柱裂缝开展较少,可满足"中震可修"的设防目标;在8度及超8度罕遇地震作用下,各单体框架梁端形成塑性铰,结构进入塑性状态,但各单体的层间位移均满足规范限值要求,符合"大震不倒"的抗震要求。     

昆钢科技大厦超高层建筑抗震设计

昆钢科技大厦结构高219.3m,采用矩形钢管混凝土柱的框架+型钢混凝土核心筒+伸臂桁架结构体系。结构利用设备层和避难层设置两道加强层(伸臂桁架+腰桁架)以提高结构的整体抗侧刚度。采用有限元软件对结构的关键部位和关键构件进行了精细分析,并进行了弹性和弹塑性动力时程分析,以落实抗震性能目标和多道抗震防线的实施。     

兰州红楼时代广场模型结构振动台试验研究

兰州红楼时代广场是一幢扭转不规则、高度超限的超高层混合结构体系建筑,结构采用了带水平加强层的框架-核心筒抗侧力体系。通过1∶25缩尺模型振动台试验,对模型结构在8度设防、多遇和罕遇地震作用下的加速度反应、位移反应以及关键部位的动应变反应进行测试,发现结构的薄弱部位,评价该结构体系的整体抗震性能。研究结果表明：加强层会引起结构局部刚度、承载力突变,结构受力复杂化,并易形成薄弱部位,但通过调整伸臂桁架或者相邻层的刚度,可使加强层的不利影响降低到较小程度;模型结构在8度大震作用下仍不倒塌,证明该结构体系具有良好的抗震性能,可以用于高烈度抗震设防区。     

苏州太湖国际会议中心大跨度钢桁架结构设计

在大跨度钢桁架结构设计中,采用倒放H型钢能够充分发挥桁架承受轴向力的优势;采用变高度桁架,在优化结构受力性能的同时满足建筑退台高差的要求。详细介绍了苏州太湖国际会议中心层2和层4钢桁架结构设计全过程,分析了大跨度钢桁架结构变形对支承型钢柱及整体结构的影响,并提出了钢桁架支承型钢柱及后连框架梁应考虑水平力对其不利影响。支承型钢柱按考虑桁架变形后实际内力复核配筋,后连框架梁按拉弯构件计算配筋,且构造上将上部纵筋全部贯通,以确保关键构件结构安全。     

梅江会展中心张弦桁架抗连续倒塌分析

通过对天津梅江会展中心张弦桁架移除关键构件后的残余结构的承载力分析,得到张弦结构的支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆等关键构件的破坏对结构承载力影响最大;为了模拟杆件失效前静力荷载产生的初始变形对结构连续倒塌的影响,采用考虑初始变形的全动力等效荷载瞬时卸载法模拟杆件失效。对支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆失效进行连续倒塌动力分析,研究了纵向联系桁架对张弦结构抗连续倒塌的作用,得到平面张弦桁架通过纵向联系桁架组装成一整体,其整体性随着纵向联系构件抗弯刚度的增大而提高,共同作用效果明显。在此基础上,利用山墙的抗风柱,将边跨张弦桁架改变为多支点支承的普通桁架,设计时该抗风柱不仅承担水平风荷载,还承担竖向荷载,从而提高结构的抗连续倒塌能力。并根据该工程的特点提出集桁架支座、张拉端（锚固端）和桁架下弦管于一体的铸钢节点构造,不仅满足建筑要求,还使得该处节点承载力大大加强,可供相关工程参考。     

钢-混凝土组合框架-核心筒结构设计研究

本文介绍了8度抗震设防区的北京LG大厦塔楼钢-混凝土组合框架-核心筒结构的设计研究和相应的节点构造。核心筒是整个结构的主要抗侧力构件,为了改善核心筒剪力墙的延性,设计中在核心筒四大角及纵横墙交点处设置钢骨柱。同时,为了提高承托楼面桁架的剪力墙联系梁的非弹性变形能力,沿核心筒y向联系梁内设置了型钢,与钢骨柱组成暗框架,加强了核心筒的整体性。弹塑性动力时程分析结果表明了这种结构体系具有较好的抗震性能,计算结果与模型的振动台试验结果非常吻合。振动台试验结果表明,在8度罕遇地震作用下,核心筒边缘构件和底部框架柱均没有发现钢筋压屈、混凝土崩落现象;核心筒与外围框架两者间能很好地协同工作;核心筒内的暗钢柱提高了楼面钢梁端部锚固能力,钢梁与混凝土墙之间的连接没有发现破坏现象,但值得注意的是梁端测得的应变较大,这种现象反映了梁(桁架)的端部即便是接“铰接”处理,仍然存在地震作用产生的约束弯矩,设计中应给予足够的重视。计算分析和试     

某文化艺术中心(PC板方案)结构弹塑性时程分析

楼高44.82m的某文化艺术中心(PC板方案)为复杂大跨度建筑,由3个剪力墙圆筒组成竖向传力结构体系,圆筒之间采用5道和6道桁架相连,最大跨度分别约为70m和90m,结构3层设置转换层,外皮是由加预应力PC板组成一个空间的网壳受力体系.本文采用ABAQUS软件对该结构进行弹塑性时程分析,根据结构的顶点位移、基底剪力、钢...     

空间钢桁架设计中的楼板约束效应

在空间钢桁架上铺混凝土楼板的结构中,钢桁架上弦与楼板采用连接件相连,楼板通过连接件对桁架在平面内及平面外的变形提供约束,这种约束效应的强弱与连接的强弱有关。楼板对桁架的约束效应对桁架自身的动力特性以及桁架在恒载和地震作用下各杆件的内力大小及分布均产生显著影响。通过改变楼板材料的弹性模量大小的方式模拟这种约束效应,对此类结构在恒载和地震作用下的结构反应和各杆件的内力分布进行探讨,得出了一些有益的结论。     

刚接和铰接钢桁架静动力特性分析

采用结构力学方法对刚接和铰接桁架的内力和变形进行了比较,采用ANSYS有限元软件对以上两种桁架的静动力特性进行了分析（模态分析）,得出两种桁架在静力特性方面（内力和变形）相差不大,而在动力特性方面却相差较大的结论。     

Shaking table test and numerical analysis of an asymmetrical twin‐tower super high‐rise building connected with long‐span steel truss

The asymmetrical high‐rise building investigated in this paper is composed of a 299.1‐m‐high tower and a 235.2‐m‐high tower, which are diagonally and rigidly connected by two steel truss systems with the maximum span of 65.43 m. Given the great structural irregularities and complexities, the structural seismic performance is necessary to be investigated. A shaking table test of a 1/45 scaled model is conducted in this study, by which the structural damage pattern and dynamic responses are analyzed. The results show that the connecting trusses and rigid connection joints behave well during strong seismic excitations. The damages concentrate on the connecting floors, and the whole structural damage is slight. Most of the lateral resistance components remain elastic. The structure presents high seismic resistance against strong ground motions. Subsequently, a three‐dimensional finite element model of prototype structure is established and validated by the experimental results. The analyses indicate that performance of the connecting trusses is capable of coordinating translational and torsional deformation of the two towers and making them resist lateral seismic force together even subjected to maximum considered earthquakes. And this performance is still reliable although the high torsional modes are triggered.