325m高淮安雨润中央新天地超高层结构选型

超高层建筑结构常采用伸臂桁架或环带桁架来提高其自身刚度。结合具体工程项目,通过对框架-核心筒结构设置伸臂桁架或环带桁架加强层数量及位置的研究,分析伸臂桁架和环带桁架提高框架-核心筒结构刚度的效率。分析结果表明,伸臂桁架提高框架-核心筒结构刚度的效率高于环带桁架;当仅设置环带桁架加强层时,环带桁架位于0.7倍结构高度时最为有效,设置于结构高区时提高结构刚度的效率大于设置于结构低区时,随着环带桁架加强层数量增加其对结构刚度的贡献效率快速下降。根据分析结果,最终采用钢管混凝土钢框架-钢筋混凝土核心筒-环带桁架混合结构体系。     

宁波绿地中心超高层结构设计

宁波绿地中心超高层建筑高度为240m,采用带加强层的型钢混凝土框架+钢筋混凝土核心筒混合结构体系。外围框架为型钢混凝土柱+钢框架梁,核心筒底部加强区采用型钢混凝土剪力墙,加强层应用了"虚拟伸臂"概念仅设置环带桁架。核心筒东侧单片剪力墙在高区向内侧收进,采用斜墙转换来满足建筑功能。系统介绍了该工程地基基础设计、结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析结果以及关键构件设计。     

某超高层建筑结构选型北大核心CSCD

某超高层建筑位于内陆高烈度区,结构高度149 m,属超高超限建筑,结构抗侧刚度控制为本工程设计关键。针对本工程特点,提出了带伸臂桁架加强层的混凝土框架+核心筒、带伸臂桁架加强层的钢框架+混凝土核心筒、单侧密柱混凝土框架+核心筒、优化的单侧密柱混凝土框架+核心筒四种结构方案并进行分析对比。结果表明:优化的单侧密柱混凝土框架+核心筒方案在满足规范各项规定的前提下,经济性最好,推荐采用。     

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。     

某框架-核心筒超高层塔楼结构设计

某框架-核心筒超高层塔楼,为超B级高度建筑,高宽比7.21.为减轻自重并增加结构抗侧刚度,采用型钢混凝土柱+钢筋混凝土核心筒+环带桁架+伸臂桁架组成的结构体系.采用两种结构分析软件对塔楼的力学特性和抗震性能进行对比分析.通过筛选地震波进行弹性时程分析、补充分析及抗震性能化设计;针对结构特点和薄弱环节进行分析并采取加强措施.     

超高层建筑结构benchmark模型及其地震反应分析

参照上海中心,根据设定的性能目标设计了一个超高层建筑结构的benchmark模型用于超高层建筑结构抗震研究。该结构总高度为606.1 m,抗震设防烈度为7度,场地类别为IV类,设计分组为第一组。该结构采用巨型框架-核心筒-伸臂桁架钢-混凝土混合结构体系,8道环带桁架将结构分为9个区,环带桁架与型钢混凝土巨柱共同构成了巨型框架结构体系,并通过6道伸臂桁架与核心筒相连,共同承受水平荷载。利用PERFORM-3D软件建立了结构的非线性数值计算模型,对结构进行了弹塑性地震反应分析,验证了结构的抗震性能。计算结果表明,满足现行设计规范的该超高层结构在大震作用下具有较大的安全余量。     

天津现代城酒店塔楼及裙房抗震设计研究

天津现代城酒店塔楼建筑高度209m,建筑要求高度56m、平面长度65m的裙房结构和塔楼结构连为一体,中间不设置防震缝。酒店塔楼采用带加强层的钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,为超B级高度超限高层。结构低区外框柱为型钢混凝土柱,核心筒低区采用了钢板混凝土组合剪力墙和带钢斜撑混凝土剪力墙。核心筒高宽比为20,因此为提高刚度设置两道加强层。中部设置伸臂桁架和环带桁架,建筑对与伸臂桁架相连的框架柱截面控制极严,因此伸臂桁架腹杆选用屈曲约束支撑;裙房部位为提高刚度,在不能设置剪力墙且抗侧支撑竖向不连续的情况下设置了屈曲约束支撑。高区设置环带桁架作为加强层,结构底部存在斜撑转换和搭接柱转换。系统介绍了该工程的结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、整体计算结果、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析结果以及地基基础的设计。     

武汉中心塔楼结构设计

武汉中心塔楼为巨柱框架-核心筒-伸臂桁架体系的超高层结构,框架柱采用了大直径钢管混凝土柱,底部核心筒为内置钢板组合剪力墙。对该工程结构的特点进行了阐述,介绍了其抗震超限设计的主要措施;对大直径钢管柱及梁柱节点、伸臂桁架伸入核心筒节点等关键部位的做法进行了探索;最后对利用施工顺序优化主动控制结构内力分布的设计方法进行了尝试。     

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。     

常州润华环球中心主塔楼结构设计

常州润华环球中心主塔楼为总高度300m的超限高层,采用了带加强层的钢管混凝土框架-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、抗震性能化设计原则和方法、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以及地基基础的设计。着重阐述了设计中的一些关键问题,包括核心筒的剪力墙、外围钢管混凝土框架、仅设置环带桁架的加强层设计。     

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。     

广州珠江新城东塔罕遇地震作用弹塑性分析

广州珠江新城东塔为高530 m的复杂超高层建筑,设计采用了劲性钢筋混凝土核心筒+外围巨型框架+钢伸臂桁架的结构抗侧力体系。运用ABAQUS与BEPTA程序,考虑结构几何非线性,采用显式积分的方法,对该结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以检验结构在罕遇地震作用下的抗震性能。研究结果表明：通过在顶部收进较大的核心筒剪力墙内埋设钢板加强,错洞墙剪力墙内埋设钢骨桁架加强,与剪力墙连接的环桁架在剪力墙内贯通后,在罕遇地震作用下结构的层间位移角满足规范要求;首层剪力墙和巨型柱均具有较高的受拉承载力;各主承重构件均未出现明显损坏,结构抗震性能较好。     

上海中心大厦巨型框架关键节点设计研究

上海中心大厦主体结构采用巨型框架-伸臂-核心筒结构体系，节点设计是巨型框架设计中的关键环节。介绍了基于性能的节点设计原则，研究了伸臂桁架与巨型柱连接节点、环带桁架螺栓拼接节点两类典型节点。伸臂桁架与巨型柱连接节点，节点区受力复杂，同时承受较大的轴力与弯矩，运用有限元方法对该类节点简化设计公式的适用性进行了验证。研究表明：简化设计公式能够满足工程精度要求，可作为该类节点初步估算的验算公式；环带桁架螺栓节点具有螺栓拼接长度超长、螺栓数量多、构件截面大及拼接板材厚度大的特点，运用有限元方法研究了该类节点的传力机理，并对螺栓拼接节点的安全性进行了考察。研究表明：该类节点满足指定性能需求下的承载力设计要求，螺栓传力呈现两端大，中间小的受力性态，但随荷载的增加螺栓传力不均匀性呈降低趋势；同时研究还表明，螺栓拼接长度较长会改变构件的力学特性。图15表2参7     

上海环球金融中心结构设计

上海环球金融中心为超高层建筑,高度为492m,地下3层,地上101层,是国内目前在建的最高建筑,采用了外围为巨型桁架筒与内部为钢筋混凝土的筒中筒结构。着重介绍该工程的体系特点、基于性能的抗震及抗风计算原则及方法、整体计算结果、静力弹塑性分析结果、整体及节点模型试验结果、内核心筒的转换、非贯通式外伸臂桁架的布置及设计、周边带状桁架与巨型斜撑及周边小柱的设计原则、独特的箱型截面形式及节点连接方式、顶部钢结构的设计及减震装置的设置等。上海环球金融中心工程设计和施工技术对于进一步推动我国超高建筑技术的进步与发展将会起到积极作用。     

Determination of optimum location for flexible outrigger systems in tall buildings with constant cross section consisting of framed tube,shear core,belt truss and outrigger system using energy method

In this paper, based on maximizing the outrigger-belt truss system’s strain energy, a methodology for determining the optimum location of a flexible outrigger system is presented. Tall building structures with combined systems of framed tube, shear core, belt truss and outrigger system are modeled using continuum approach. In this approach, the framed tube system is modeled as a cantilevered beam with box cross section. The effect of outrigger and shear core systems on framed tube’s response under lateral loading is modeled by a rotational spring placed at the location of belt truss and outrigger system. Optimum location of this spring is obtained when energy absorbed by the spring is maximized. For this purpose, first derivative of the energy equation with respect to spring location as measured from base of the structure, is set to zero. Optimum location for outrigger and belt truss system is calculated for three types of lateral loadings, i.e. uniformly and triangularly distributed loads along structure’s height, and concentrated load at top of the structure. Accuracy of the proposed method is verified through numerical examples. The results show that the proposed method is reasonably accurate. In addition, for different stiffness of shear core and outrigger system, several figures are presented that can be used to determine the optimum location of belt truss and outrigger system.     

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。     

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。     

上海中心大厦巨型框架-核心筒结构竖向地震作用反应分析

上海中心大厦主体结构高度632 m,为带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构,其竖向地震作用反应大且较为复杂。巨型框架与核心筒沿高度的质量和竖向刚度分布特性差异较大,两者的相对振动将导致伸臂桁架产生较大的内力;环带桁架具有转换承重和巨柱弹性支承的特性,相对支承巨柱存在更大的竖向振动放大效应。在分析结构重力荷载的竖向分布特性以及结构自振特性的基础上,通过反应谱和时程分析,对上海中心大厦结构在竖向地震作用下巨柱和核心筒的轴重比、伸臂桁架和环带桁架的内力反应以及巨柱、核心筒和环带桁架的竖向加速度反应及分布特点进行分析。结果表明：上海中心大厦结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增加;处于高区的巨柱和核心筒的轴重比约为低区的2.2倍和2.3倍,高区伸臂桁架和环带桁架在竖向地震作用下的轴力占重力荷载作用下轴力的比例约为低区的2.2倍和4.3倍;高区环带桁架跨中竖向加速度反应较相应标高巨柱增大20%。     

Parametric stress distribution and displacement functions for tall buildings under lateral loads

In this study, effects of applying higher order axial displacement distribution to solve a continuum model for static analysis of the combined system of framed tube, shear core and outrigger–belt truss system in high‐rise buildings are investigated. Framed tube system is modeled using an orthotropic box beam analogy approach and the interaction between shear core and outrigger–belt truss system on framed tube is modeled with rotating spring placed at outrigger–belt truss location. The axial displacement distributions in web and flange panels along structure's height are proposed to be fifth‐order and fourth‐order polynomials, respectively. Analytic analyses are carried out on the basis of the principle of minimum potential energy. A detailed work is carried out through two numerical examples and the accuracy of proposed approximation functions is compared with previous work and finite element analysis. Results demonstrate that the proposed parametric stress distribution and displacement functions are more accurate than previously proposed functions in comparison with the finite element solution. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

上海白玉兰广场酒店塔楼结构抗震弹塑性分析研究

北外滩白玉兰广场酒店塔楼大屋面高度为171 m的超限高层,采用带顶部加强层的钢筋混凝土框架-核心筒-刚臂结构的混合结构体系。采用非线性分析软件PERFORM-3D进行罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,考察结构的整体抗震性能指标,并着重分析核心筒剪力墙、型钢混凝土柱、外框架钢梁、伸臂桁架以及连梁等典型构件的损伤破坏程度,为该结构及其他类似结构的性能设计提供参考。