超高层建筑结构加强层耗能减震技术及连接节点设计研究

在框架-核心筒结构体系中,加强层可显著提高结构抗侧刚度、减小结构侧移,但会带来结构刚度、内力突变等不利影响。以某超高层建筑为工程背景,研究了黏滞阻尼器在伸臂桁架体系中的应用及在多遇地震和罕遇地震作用下的减震效果,研究了设置黏滞阻尼器的环带桁架在超高层建筑中的较优位置和减震效率。结果表明：黏滞阻尼器在伸臂桁架结构中的设置可以减小核心筒剪力墙的塑性损伤,减小结构的动力响应;设置黏滞阻尼器的环带桁架宜布置在层间相对速度大的位置,随超高层结构高度增加,阻尼器的减震效率降低。通过对伸臂桁架与外框柱、核心筒连接节点的设计及构造的分析,提出了连接节点的设计建议。     

高层混合结构加强层设置方案对比分析

结合一栋49层、高224.8m的超高层混合结构,对比分析了加强层设置方式对混合结构性能的影响。分析结果表明,对于风荷载起控制作用的超高层混合结构宜结合设备层设置多个加强层;加强层刚度越大,内力突变程度越严重;在设置伸臂桁架的同时设置腰桁架对提高框架核心筒结构刚度效果不明显,但能够提高楼层抗剪承载力。     

重庆解放碑威斯汀酒店伸臂桁架对比分析

重庆解放碑威斯汀酒店采用外框架(钢框架梁+型钢混凝土柱)+钢筋混凝土核心筒+伸臂桁架体系,在33层和49层的避难层设置了伸臂桁架,伸臂桁架的设置可以使外框架柱有效发挥作用,以增强整个结构的抗侧力刚度。结构整体分析表明,设置两道加强层,可有效地提高整个结构的抗侧力刚度,减小结构的水平位移,使其满足规范要求;同时,加强层的刚度不宜太大,太大了将造成严重的刚度突变;所以应对加强层的设置方式和层数进行对比分析,减少结构刚度突变。分析表明,在对加强层及相邻楼层采取专门措施后,整个结构在地震下仍可保持延性屈服机制。     

带伸臂桁架结构刚度限值研究

巨柱―伸臂桁架―核心筒结构体系中,伸臂桁架应采用"有限刚度"来弥补结构整体抗侧刚度的不足,尽量减少结构刚度的突变导致的内力激增。本文对伸臂桁架结构进行了罕遇地震作用水平下的弹塑性时程分析,结果表明,伸臂桁架与核心筒的线刚度之比应选择在1.0的范围内,大于该值,伸臂桁架刚度过大,对减小结构的层间位移角作用甚微,反而会造成整体结构刚度突变严重和伸臂桁架设置处的内力剧增;考虑到巨柱对伸臂桁架承载效率的提高作用,巨柱与核心筒的等效刚度比值不宜小于8.0。     

黏滞阻尼伸臂对超高层框架-核心筒结构抗震性能的影响研究

超高层框架-核心筒结构通常设置伸臂桁架以提高结构刚度并满足层间位移角等规范控制指标.采用PERFORM-3D软件建立了带有普通伸臂的刚性方案模型和带有黏滞阻尼伸臂的阻尼方案模型,对比了两种方案在多遇、设防、罕遇地震作用下的层间位移角及结构受力情况,比较了罕遇地震作用下两种方案的残余变形及结构的损伤情况,最后结合构件的耗能对结构损伤进行量化分析.分析结果表明:阻尼方案改善了刚性方案结构刚度突变的问题,结构的抗侧刚度分布更为均匀,同时有效地降低了结构内力;与刚性方案相比,阻尼方案结构顶部残余变形显著减小,核心筒以及外框架的损伤情况得到改善.在地震作用下,黏滞阻尼伸臂充当结构第一道抗震防线,提高了结构的抗震韧性,有较好的应用前景.     

消能减震技术在海口地区超高层钢结构体系中的应用

海口市某超高层建筑项目地处地震高烈度地区,结构地震作用效应明显,为保证其抗侧刚度和大震作用下的性能,采用钢结构体系,考虑其核心筒高宽比较大,合理设置伸臂桁架作为结构加强层以有效提高整体抗侧刚度,并设置粘滞阻尼器达到消能减震的目的,使整体结构具有更好的抗震性能和经济性。     

超高层结构中伸臂桁架的设计和优化

框架-核心筒结构结合加强层可以形成更大的刚度并抵抗倾覆力矩,结合实际工程应用ETABS软件建立三维模型进行分析,通过对5种不同伸臂桁架的设计方案进行对比,综合建筑需要和结构性能确定了伸臂桁架布置方案。研究伸臂桁架与核心筒之间的传力机理,并设计伸臂桁架。考虑施工次序对伸臂桁架斜撑内力变化影响的同时对伸臂桁架斜撑截面进行优化。     

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。     

超高层建筑伸臂桁架连接时序优化模拟分析

超高层结构是目前大型复杂结构发展的热点方向,其结构体系很多采用外钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系,并设有伸臂桁架加强层.由于钢结构外框筒和混凝土核心筒的材料不同,在施工期间的竖向变形也不同,过早连接伸臂桁架会给桁架自身带来较大的初始变形和初始内力,而过晚连接又可能导致结构刚度不完整,引起极端荷载条件下的结构安全问题...     

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,...     

中国国际丝路中心超高层结构设计与关键技术

中国国际丝路中心超高层建筑总高度498 m,位于陕西省西安市,抗震设防烈度8度,该结构的侧向变形和承载力均由地震作用控制。为解决结构侧向刚度不足的问题,设置了伸臂桁架加强层,然而传统伸臂桁架往往会造成结构刚度和承载力突变等问题。为此,采用基于刚性伸臂和黏滞阻尼伸臂的组合伸臂桁架技术,研究刚性伸臂桁架和黏滞阻尼伸臂桁架在结构中的较优布置位置和实际效果,从结构指标、结构耗能、构件受力及经济性等方面进行了综合对比。提出了在结构上部两个避难区布置黏滞阻尼伸臂桁架,在结构下部两个避难区布置刚性伸臂桁架的布置方式。从结构响应和结构损伤方面,分析了结构在不同水准地震作用下的抗震性能,并对结构伸臂桁架关键节点进行了有限元分析。结果表明：通过采用组合伸臂桁架技术,可使结构耗能机制得到改善,结构地震响应和构件损伤得到降低,且伸臂桁架安全可靠。     

中国国际丝路中心超高层结构设计与关键技术

吊车横向水平荷载是厂房设计中一项很重要的荷载,其取值的大小对厂房结构的安全和经济合理性都有很大影响。本文通过对14个车间起重量为5～75吨的电动桥式吊车工作时的实测资料进行统计的数理分析,认识到吊车工作时产生的横向水平力有:刹车力、卡轨力和综合力三种,各有其特征,其中起控制作用的是卡轨力。经分析研究,在保证率为95％的情况下,初步提出了这三种力的计算公式。     

外滩中信城Ⅰ期工程塔楼结构设计

外滩中信城Ⅰ期工程塔楼是一幢带伸臂加强层的外框小内筒的超高层办公建筑,采用RC核心筒 SRC外周框架柱 S框架梁的钢-混凝土混合型框筒结构体系.本文详细介绍了其结构设计过程,针对工程的结构特点,从结构选型、计算参数取值、计算分析、超限处理等方面进行了详述.     

高层框架-核心筒及衍生结构体系主要抗侧组件分析

为更加深入和系统地了解高层建筑中应用最广的框架-核心筒结构,基于构件的受力特点,首次提出了抗侧组件的概念,指出核心筒、腹板框架和翼缘框架为该种结构体系的三个主要抗侧组件。基于6栋普通框架-核心筒结构及衍生结构体系的高层塔楼,计算了主要抗侧组件所承担的倾覆力矩比例来衡量其抗侧能力,详尽剖析了抗侧组件的工作原理。通过量化各抗侧组件的抗侧效能,使框架-核心筒结构的抗侧体系设计更加明晰。结果表明:在普通框架-核心筒、筒中筒、带环桁架的框架-核心筒结构中,核心筒为关键抗侧组件;单独带巨撑或伸臂的框架-核心筒结构中,关键抗侧组件分别是腹板框架和翼缘框架。     

北京财富中心二期写字楼铸钢节点有限元弹塑性分析

北京财富中心二期写字楼采用钢框架-钢板混凝土核心筒组合结构体系,位于26a层和41a层伸臂桁架与核心筒之间的连接节点采用铸钢节点形式.论文通过有限元弹塑性分析方法计算铸钢节点在不同地震组合作用下的节点应力和变形,并通过节点非线性时程计算方法分析铸钢节点的极限承载力.计算结果表明:本工程中的铸钢节点在整体结构小震和中震组合作用下基本处于弹性状态;在大震组合作用下,节点局部出现塑性应变,但塑性发展区域较小,因此仍保持较好延性;节点极限承载分析结果表明本工程中的铸钢节点设计方案满足承载力要求.     

南亚之门塔楼结构初步设计

南亚之门工程位于云南省昆明市,塔楼建筑高度366m,为我国目前8度地区拟建的超高建筑之一。采用巨型框架-混凝土核心筒结构体系,层23以下建筑平面呈正方形,层23以上削角,建筑平面呈逐渐缩小的八边形,并在建筑顶部形成与底部旋转45°的内接正方形平面。置于平面四角的巨柱在层23一分为二形成8根倾斜角柱,并在设备层设置环带桁架,与巨柱形成抗侧刚度较大的巨型框架,与核心筒一起承担地震作用。环带桁架与核心筒通过加强层的楼板协调变形,起到"虚拟伸臂"的作用。采用速度型粘滞阻尼器增加结构阻尼,以减小地震作用。     

江苏东方国际大酒店超高层结构设计

江苏东方国际大酒店超高层塔楼采用钢管混凝土框架柱-钢筋混凝土剪力墙核心筒的混合结构体系,有效满足了该超高层结构的设计要求。通过合理配置内筒、外框架结构的刚度及其连接构件,形成多重抗侧力结构体系,充分发挥结构构件的效用,保证结构的安全性。同时对结构的关键构件进行深入细致的计算分析,以保证工程的安全性和合理性。     

上海陆家嘴金融贸易区X2地块南北塔楼结构设计与研究

上海陆家嘴金融贸易区X2地块南、北塔楼高度分别为250m和260m,采用巨型框架-核心筒结构体系,属于超限超高层建筑。根据结构体系和特点,针对核心筒的重要性、转角桁架的设置、楼面梁板的布置等阐述了设计思路。通过对比分析设置与不设置伸臂桁架时地震作用引起的弯矩及剪力在核心筒和外框架之间的分配关系,指出只要将伸臂桁架的刚度控制在合理的范围,既可有效改善核心筒的受力,又不至于导致过度的刚度突变。静力弹塑性分析给出了塑性铰的发展过程,表明结构各道抗震防线性能良好,能保持有效的协同工作。振动台试验表明结构总体上满足现行规范7度抗震设防的要求,根据8度罕遇地震下结构出现的局部破坏情况给出了设计建议。研究结果表明,南、北塔楼结构体系合理,具有良好的抗震性能。     

沈阳市府恒隆广场伸臂桁架C型槽超厚板焊接质量控制技术

沈阳市府恒隆广场项目整体采用型钢混凝土框架-核心筒结构体系,造型独特,整个塔楼在L23—L25、L41—L43、L59—L61设置加强层,整个加强层由伸臂桁架与腰桁架组成,介绍其加强层伸臂桁架C型槽超厚板焊接方法,该方法有效改善厚板焊接施工质量控制难、焊接质量难以保证等问题。     

Simultaneous size and topology optimization of 3D outrigger‐braced tall buildings with inclined belt truss using genetic algorithm

To investigate the optimum location of the outrigger system, a metaheuristic‐based size and topology optimization of the outrigger‐braced tall buildings is carried out by various three‐dimensional structural frames with different shapes of belt trusses. By considering the elastic behavior, the whole elements of the structural models such as beams, columns, core, and trusses are optimized simultaneously in conjunction with the location of the outrigger. Furthermore, to reach more optimality, several novel types of belt truss are proposed having inclined and inverse‐inclined belt trusses with better structural and architectural features and optimum performance in comparison with the horizontal one. Different models with 25 to 40 stories having various span numbers are optimized using the genetic algorithm, and the results are compared with each other. In the modeling process, the exact wind load distribution is applied to the structure based on the ASCE7‐16 rather than the uniform or triangular ones. According to the results, the optimum cross‐sectional size and outrigger locations of different models are obtained, and it is indicated that the proposed novel belt trusses are optimal solution for the problem.