超高层钢结构中桁架层下连次柱施工技术

介绍一种超高层巨型框架结构桁架层下连次柱的施工技术。通过在次柱施工过程中,采用专门设计的临时支撑系统,合理安排施工顺序,控制加载程序和实施结构变形监测等一系列手段,保证上部桁架结构在加载完成之前可自由变形,整个巨型结构体系能够按照设想的分工协作方式进行传力,从而实现巨型框架结构体系中结构的水平荷载与竖向荷载主要由巨柱和桁架组成的巨型结构承担,次柱只承受本层竖向荷载或者上部传递的少数竖向荷载的目的。     

宁波环球航运广场钢结构施工关键技术

宁波环球航运广场钢结构采用散拼散装结合局部整体提升的综合施工方法进行楼层连体桁架和屋顶高空桁架的安装。其间,针对高空散拼散装大跨度超高门式结构巨型桁架区间承载要求难以实现的问题,采用卸荷节点,使桁架层及桁架层上部相应框架结构在安装过程中竖向能够自由沉降而限制横向位移,确保了桁架层独立承担其上部相应框架结构层质量的区间承载要求;采用巨型桁架楼板后封闭施工方案,则消除了桁架附加变形对混凝土结构的影响,避免结构灾害性裂缝的产生。     

基于B3模型的竖向构件差异变形分析

为研究巨型框架伸臂核心筒结构中由收缩和徐变引起的巨柱和核心筒的竖向差异变形,基于B3收缩徐变模型,采用应变增量法进行MATLAB编程,模拟荷载逐层施加的实际施工过程。对某一巨型框架伸臂核心筒结构进行了研究,考虑施工过程、混凝土收缩和徐变影响,对高层混凝土结构构件在竖向荷载作用下的竖向变形进行了计算;计算构件在楼板施工前后巨柱和核心筒的弹性、非弹性缩短以及竖向差异变形;进行了差异缩短变形分析,采用逐层修正法进行补偿。结果表明：考虑重力荷载、混凝土收缩和徐变时,巨柱和钢筋混凝土筒由收缩和徐变产生的非弹性变形占总变形的509／6以上,且该比例随时问呈增大趋势;巨柱和核心筒的收缩变形远小于徐变变形,收缩和徐变变形最终趋于一定值;楼板施工结束时竖向变形近似相等的构件,在楼板施工后一定时期的竖向差异变形很大;若顸层楼板施工结束时荷载全部施加完毕,则楼板施工后的最大竖向变形值出现在中间某一层;对于有具体要求的特殊结构,采用逐层修正法可降低差异变形在伸臂桁架中引起的附加内力。     

模拟巨型框架施工过程分析

巨型框架是适应高层建筑发展而出现的一种新型结构体系，由主次两级结构组成，是未来高层及超高层建筑结构体系发展和应用的主要方向之一。目前，国内的高层建筑巨型框架结构设计软件在进行竖向荷载作用效应分析时，大部分都是采用一次加载的方式，没有考虑施工过程的影响，将各层的竖向荷载一次施加到全结构的计算模型上去，将会造成结构的竖向位移偏大和构件内力的失真。     

超高层混合建筑结构竖向变形差计算分析

超高层建筑塔楼施工中存在的较大技术难点是结构竖向变形差的调整。以上海汇丰银行大厦为背景,研究了在竖向重力荷载作用下,钢-混凝土混合结构的外围巨型柱与核心筒之间的竖向变形差。分析表明,整体结构模型与施工阶段模型的分析结果存在着较大的差异,在实际运用中应采用考虑混凝土时变特性的施工阶段模型;施工速率对结构竖向变形的影响不大,可以忽略不计;结构中刚度很大的桁架层对减小巨型柱与核心筒之间的竖向变形差作用显著。最后根据仿真分析的结果,并考虑了施工中的标高补偿之后,确定了符合实际施工情况的构件预抛高值。从而规避了施工质量风险,达到了设计预期要求。     

多腔钢管混凝土柱巨型框架抗震性能试验简介

巨型框架结构具有良好的竖向和水平承载能力。为了解巨型框架结构的抗震性能,本研究结合某超高层建筑实例,以某带有异形截面多腔钢管混凝土柱的一榀巨型框架为原型,进行了1/25缩尺模型在低周反复荷载下的抗震性能试验研究。该巨型框架的巨型柱为多腔钢管混凝土异形截面柱,巨型梁为钢桁架梁,底部巨型层加设人字形箱形截面钢支撑,二、三巨型层加设X形箱形截面钢支撑。试件竖向荷载采用自平衡方式加载,     

上海中心大厦考虑施工过程的竖向变形及差异分析与研究

根据CEB-FIP 1990规范中关于混凝土收缩、徐变的规定,按照施工顺序建模加载,考虑混凝土收缩徐变、施工标高调整、伸臂桁架连接固定时间、竖向钢构件预调整量等因素,结合结构高度580 m的上海中心大厦超高层建筑结构,分析计算了超高层结构中巨型柱与核心筒剪力墙的竖向变形及差异.分析表明,在重力荷载作用下,上海中心塔楼结...     

杭州国际博览中心物业塔楼施工模拟计算分析

杭州国际博览中心物业塔楼为钢-混凝土混合结构,施工过程中存在明显的结构竖向变形累积问题。运用MIDAS软件对结构进行了阶段施工仿真分析,根据结构的设计要求定义各施工阶段的材料参数、几何参数、荷载边界条件等,考虑施工过程中混凝土的徐变收缩效应,研究了在竖向荷载作用下结构体系的竖向变形。分析结果表明,整体模型与施工阶段模型的分析结果存在较大差异,在施工过程中应考虑混凝土的时变特性和阶段施工对结构的影响;钢-混凝土组合柱与核心筒剪力墙均存在着较大的竖向变形差;桁架部分底层柱在不同施工阶段下的荷载作用响应变化明显;桁架部分南端柱与北端柱间的竖向位移差较大,施工过程中该部分桁架的安装应该受到重视。     

北京电视中心巨型钢框架焊接技术研究

北京电视中心综合业务楼结构设计时结合建筑造型要求,在建筑的4角布置4个L型复合巨型柱,巨型柱间用巨型钢桁架梁相连,组成巨型钢框架结构体系。焊接是钢结构工程中的关键,控制焊接质量在钢结构施工中更是重中之重。着重研究如何有效地控制焊接残余应力引起的焊缝收缩变形对整个结构安装质量的影响,从研究巨型柱、大桁架、次框架及关键特殊节点的焊接顺序入手,探讨巨型框架结构体系的焊接技术。     

模拟巨型框架结构在不同施工过程中的内力与位移比较

分析竖向荷载对结构的作用效应，由于巨型框架结构建筑工期漫长，以及多种不同的施工顺序等特点，应该较普通框架建筑更多考虑施工过程的影响。本文根据目前高层建筑巨型框架施工中较多运用的三种施工顺序，提出了三种考虑施工过程影响的竖向荷载作用效应分析方法并编写了相应的程序，用三种方法对某12层巨型框架算例进行分析和比较，结果表明，三种不同的施工顺序中竖向荷载作用下的内力和变形有一定的区别，最后给出了高层建筑巨型框架结构分析的几点建议。     

郑州奥体中心体育场钢结构设计研究

郑州奥体中心体育场为6万座大型体育场,体育场屋盖钢结构南北向约为291.5 m,东西向约为311.6 m,最大悬挑长54.1 m。屋盖钢结构由全球悬挑长度最大的大开口车辐式索承网格结构、双层网架、平面桁架和我国跨度最大的弧形三角形巨型桁架连廊4个部分组成。针对大开口车辐式索承网格结构,通过对静力性能的8项主要影响因素进行参数分析,获得优化的结构方案;借助几何和材料双非线性全过程分析确定内环杆为结构的稳定敏感区;结合屋面体型考虑极端气候下积雪的不利工况以保证结构的安全性;采用拆除构件法研究了结构抗连续倒塌的能力。针对三角形巨型桁架结构,采用三角形桁架上弦、双层网架下弦、内侧单层腹杆、外侧双层腹杆的布置,形成了中间开敞空间,满足建筑使用要求;采用多种工况综合考察巨型桁架的人致振动,设置调频质量阻尼器(TMD)实现有效减振。考虑施工过程时变的影响,结合BIM技术,形成了设计施工一体化技术。采用总装模型分析体育场钢结构的抗震性能,研究表明钢结构在多遇地震和设防地震作用下能保持弹性,在罕遇地震作用下可达到不屈服的性能目标,具有良好的抗震性能。     

支撑巨型框架-核心筒结构体系抗震性能研究

以深圳平安金融中心为原型结构,提出支撑巨型框架-核心筒结构体系的概念,并以目前超高层常用的巨型框架-核心筒-伸臂桁架结构体系作为参照,开展了结构体系的抗震性能对比研究。研究结果表明,在两种结构体系抗侧刚度相近的工况下,支撑巨型框架-核心筒结构体系的用钢量显著降低。罕遇地震作用下,该结构体系的典型屈服路径为核心筒→巨柱→支撑→伸臂桁架。该结构体系显著增强了外框的抗侧刚度,提高了外框的剪力分担比例,使得内筒和外框的抗侧能力更加均衡,同时内筒和外框之间的竖向剪力连接需求降低,既减轻了核心筒损伤,又可降低伸臂桁架的刚度和杆件截面面积,并使伸臂桁架加强层与相邻上下层之间的层间刚度突变效应显著降低。因此,支撑巨型框架-核心筒结构体系是一种抗震性能优越的混合结构体系,适用于500m左右及以上高度的超高层结构。     

超大直径筒仓仓顶现浇混凝土施工悬吊支撑桁架安全分析

以旋转盘口式扣件钢管桁架支撑体系为研究对象,针对筒仓施工中支撑平台可能出现的局部拉索或杆件失效,利用ANSYS软件建立剩余结构有限元模型并进行数值分析。考虑两种最不利施工工况:局部拉索失效,分析局部受力杆件失效时结构的承载能力。分析结果表明:当第一圈拉力最大的悬吊钢绞线失效后,其余钢绞线通过应力重分布,使桁架竖向位移略有增加,钢绞线应力增大,但仍能提供桁架承担施工荷载;当桁架下弦杆中应力最大的杆件失效、桁架上弦杆和斜杆失效后,对结构影响都较小,不影响结构承担施工荷载,支撑体系具有较高的安全性。     

超大轴力及弯矩钢管砼柱柱脚设计方法

本文主要介绍双向倾斜的巨型框架柱在超大轴力、超大弯矩荷载作用下的柱脚结构形式的优化选用及钢管柱柱脚计算方法,归纳重型钢管混凝土柱柱脚设计要点及合理选型原则,为类似工程提供参考。     

巨型框架结构体系超高层钢结构设计与施工技术

北京电视中心工程首次在工程中对巨型钢框架结构体系进行了研究与应用的工程,针对巨型框架结构体系超高层纯钢结构设计与施工方面的特点和难点,主要研究应用了巨型框架平面控制轴网竖向传递精度控制技术、巨型钢框架结构上下巨型钢桁架协同受力施工技术、悬空大跨度空间钢管桁架安装技术、大型液压爬架安全防护技术、巨型桁架高精度整体提升技术和斜铁楔紧固定法内爬式塔式起重机群塔作业施工技术,是北京市目前最高的纯钢结构建筑。     

Progressive collapse resisting capacity of building structures with outrigger trusses

In this paper, the progressive collapse potential of building structures with core and outrigger trusses were evaluated using nonlinear static and dynamic analyses. To this end 36‐storey analysis model structures composed of RC core walls and perimeter frames connected by outrigger trusses at the top were prepared. The static pushdown analysis of the structure with mega‐columns and outrigger trusses showed that the maximum strength reached only about 20% of the load specified in the US General Services Administration guideline when a mega‐column in the first storey was removed. According to dynamic analysis results, the vertical displacement monotonically increased until collapse as a result of buckling of some of outrigger truss members. However the structure with outrigger and belt trusses remained stable after a perimeter column was removed. The stability of the structure with mega‐columns and outrigger trusses could be achieved by redesigning it with additional belt trusses or with moment connections in interior or exterior frames. Based on the analysis results it was concluded that the dynamic amplification factor of 2.0 recommended in the guidelines provided reasonably conservative results. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

深圳平安金融中心施工监测与模拟研究

以在建的深圳平安金融中心为工程背景,进行了施工阶段的健康监测与施工全过程模拟研究。施工阶段健康监测以结构的竖向变形、关键部位应力以及荷载监测为主,施工全过程模拟根据实际施工进度并考虑材料的时变效应对结构进行有限元建模分析。结果表明:核心筒的累计竖向变形大于巨柱,累计竖向变形与所处施工阶段和结构高度有关,施工压缩预调方法可以有效补偿结构的累计竖向变形;结构应力随着施工的进度而均匀变化,上部结构每施工1层,核心筒压应力约增加0.09 MPa,巨柱压应力约增加0.11 MPa;在实测荷载作用下,结构层间位移角满足规范要求,结构在施工阶段是安全稳定的;模拟分析结果与实测数据吻合较好,可为类似工程提供参考。     

高层钢结构交错桁架结构的试验研究

进行了1个14层交错桁架结构1:8缩尺模型静力弹性试验。试验研究包括交错桁架结构在弹性阶段的受力机理,柱子内力状态,桁架腹杆内力分布规律,楼板应力分布情况,结构层间位移和结构扭转角。试验按竖向荷载+水平3点加载和竖向荷载+水平单点加载两种工况加载,分别考察相邻框架的协同工作性能和结构扭转性能。由于受实验室净高的限制,竖向荷载采用楼面堆载和柱中加套拉杆的方式加载。测试结果表明,柱子的内力以轴力为主,柱子可以按轴心受力构件设计;桁架各种腹杆也完全可以认为是轴心受力构件。应变测点显示出,上下两层相邻的楼板中水平剪力的传递方向是相反的,相邻两框架间水平剪力的传递是通过楼板中的带状拉力场得以实现。位移测试结果说明,交错桁架是一种侧移刚度较大,但抗扭转刚度较小的结构体系。利用开发的有限元程序对试验过程进行对比计算。有限元分析结果与试验值接近,表明本文有限元理论分析方法是正确、可靠的。最后,对楼板的极限剪力问题作了探讨。