中国国际贸易中心三期主塔楼结构设计

位于中国北京的中国国际贸易中心三期主塔楼高330米,包括一座五星级酒店和甲级写字楼。建筑物的高度和北京的高抗震烈度设计对于结构设计师都是一个挑战,特别是考虑到中国规范中各项严格的要求。在结构设计过程中,各种结构类型及不同材料的使用都经过讨论研究。最终的结构体系是一个组合支撑框架核心筒和组合周边刚性框架筒,在机电层再辅以伸臂桁架连接两个筒。由于塔楼外立面宽度逐渐收小,结构上采用了三层腰桁架,而在腰桁架之间柱子的数量逐渐减少。塔楼的底部是八层高带转换桁架的V型柱,以符合建筑上对五星级酒店和甲级写字楼首层宏大的主入口的要求,同时又可平缓地过渡到上部的抗弯刚架。结构体系中根据不同的部位相对采用了各种类型的组合构件来满足刚度、延性、冗余度并达到最好的性能价格比。组合钢板墙(C-SPW)可能是首次在中国的结构中应用,以增加剪力墙的抗剪承载力和刚度,并改善延性。结构设计中运用了精确的有限元分析及先进的非线性弹塑性时程分析来评估结构的性能及确保建筑物在不同地震水准下的安全性。     

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。     

深圳冠泽金融中心超高层办公塔楼结构设计

深圳冠泽金融中心超高层办公塔楼采用带腰桁架的巨柱框架-核心筒结构体系,针对此稀柱网混合结构体系的结构设计、抗震性能要点进行了归纳总结;提出此类结构体系为了满足规范设计、抗震性能目标C,建议采取如下加强措施:增设带适宜刚度腰桁架的加强层以增强外框架刚度;加强层楼板采用钢梁+钢水平撑+钢筋桁架楼承板以可靠传递加强层外框架与核心筒间的剪力;设置约束型构造钢梁,与墙肢内型钢柱形成墙内约束型钢边框以提高底部、加强层核心筒的延性与整体性;多遇地震作用下,此体系核心筒需承担100%地震剪力。     

宁波国华金融大厦超高层斜交网格体系设计

宁波国华金融大厦塔楼建筑高度206. 1m,是一座5A甲级写字楼。塔楼采用斜交网格外框架-核心筒双重抗侧力体系,周边钢梁仅在节点层与斜交网格刚接,在其余楼层铰接。重力支承系统包括横跨在核心筒与外围斜交网格之间的钢梁以及钢梁支承的钢筋桁架组合楼板。主要研究了该塔楼的结构体系及特点、结构构件的性能目标、斜交网格节点的设计、整体指标的控制、弹性时程分析的地震效应以及结构主要抗震构造措施。结果表明,相对传统的框架-核心筒结构体系,斜交网格外框架-核心筒结构体系中斜交网格外框架承担的剪力和倾覆力矩均较大,可视为筒中筒结构体系。     

深圳能源集团总部大厦结构体系研究

深圳能源集团总部大厦项目,由南、北塔楼及连接南北塔楼的连桥组成,北塔楼主体结构高208.5m,南塔楼主体结构高100m,南北塔楼在2～9层通过连桥连接,属于复杂高层建筑。由于Y向高宽比为6.8,尤其核心筒高宽比约为17,远大于规范建议值12,造成结构Y向刚度偏弱。针对上述结构特性,结合建筑布置,设置腰桁架和伸臂桁架,以探求伸臂桁架和腰桁架的最优布置。北塔楼结构体系采用框架体系+核心筒+加强层架的抗侧体系。整体结构及构件融入了性能化设计思想,对主要抗侧力构件,如加强层、连桥区域提高抗震等级和性能目标。动力弹塑性时程分析进一步验证结构在大震下的整体性能要优于不倒塌要求。分析结果表明,塔楼结构设计可满足所提出的抗震性能目标,各项性能指标均符合国家相关规范的要求。     

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。     

方正金融中心主塔楼结构选型与分析

方正金融中心主塔楼结构高度为230.80m,采用带加强层的框架-核心筒结构体系。外框架由圆钢管混凝土柱与实腹钢梁组成,核心筒采用钢板组合剪力墙,并在建筑避难层与设备层设置两道加强层以提高整体结构的刚度。重点介绍了该工程结构选型与特点、钢板组合剪力墙连接构造与特点、伸臂桁架与环带桁架的优化设置、整体计算结果等内容;结果表明整体结构主要指标满足规范要求,结构选型合理。     

烟台世茂T1综合塔楼钢转换桁架设计

烟台世茂T1综合塔楼为高278米的超高层塔楼,采用钢筋混凝土核心筒-外钢骨(型钢)混凝土柱与钢梁构成的筒中筒结构体系.由于建筑功能的要求,上部标准层的部分外框架柱不能落地,在第5层设置了两榀对称布置钢转换桁架以承托上部高达50余层的框架柱.论文介绍了钢转换桁架的结构布置、节点设计及有限元分析情况.     

北京银泰中心钢结构主楼结构设计

北京银泰中心工程塔楼A为63层的超高层钢结构,结构总高度249.5m。工程采用框架筒中筒结构体系,并以伸臂桁架在三个设备层形成了加强层提高结构的抗侧刚度。工程在风荷载和地震反应谱的选取上做了较为充分的论证,设计中通过选择延性较好的钢材、加强第二道抗震防线、提高结构在罕遇地震作用下的抗震性能及采取强节点弱构件的构造措施,使得结构抗震性能有了较为可靠的保障。Pushover分析结果也表明结构具有充足的抗震能力。     

银泰中心工程施工技术

北京银泰中心工程是一座集写字楼、五星级酒店和豪华服务式公寓于一体的特大型现代化超高层建筑组群,工程总建筑面积35．75万m^2,由北、东、西三座高层塔楼及裙楼组成。北楼建筑总高度249．9m,是北京地区首座高度超过200m的全钢结构塔楼,也是当时北京地区最高的建筑物。东、西楼建筑总高度均为186m,为钢筋混凝土筒中筒-钢梁组合楼板结构体系。     

端板连接组合节点抗弯承载力的分析

在钢-混凝土组合钢框架结构分析中,必须了解梁柱组合节点连接的受力性能,其中节点承载力性能是最基本的受力性能。利用欧洲规范3(EC3)与欧洲规范4(EC4)介绍的组件法思想,针对已有的端板连接组合节点承载力分析方法的不足,提出了端板连接组合节点负弯矩作用下抗弯承载力的详细计算步骤,分析结果与试验结果进行了比较验证。该方法符合工程设计习惯,精确度高,方便工程设计。     

MTS组合梁设计

介绍了同济大学建工系研制开发的多高层建筑钢结构系统MTS的组合梁设计的基本原理和算例 ,以及MTS软件中的实现过程。结合实际的工程 ,利用MTS软件进行框架梁设计方案和组合梁设计方案的比较和分析。     

竖向荷载下足尺半刚性连接组合框架试验研究

为研究半刚性连接组合框架在静载作用下的力学性能,进行了竖向荷载下两榀足尺的两层两跨半刚性连接组合框架试验。组合框架由H型钢柱和压型钢板混凝土组合梁组成,钢节点由焊接到钢梁端部的平端板通过螺栓与钢柱翼缘连接。为了解半刚性连接组合框架的结构性能和破坏特征,考察不同荷载水平作用下半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架结构整体性能的影响,重点分析框架整体性能、节点性能和梁性能。试验表明:平端板型组合节点为半刚性连接、部分强度节点,具有较高的强度和刚度,其极限转角可满足不小于30mrad的延性设计要求;半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架的强度、刚度和延性有较大影响,设计时应加以考虑。试验结果可为今后半刚性连接组合框架理论研究和工程实际应用提供参考。     

组合框架梁的试验与分析

组合框架梁由于梁端存在负弯矩区,其设计及构造较简支组合梁复杂,限制了其在实际工程中的应用。针对一新型组合框架梁模型在住宅钢结构实际工程中的应用进行试验研究,结果表明,该组合框架梁模型应用于实际工程中是安全适用的,设计计算结果与试验数据比较偏于安全。     

水平荷载作用下半刚性连接组合梁钢框架设计

在总结国内外研究的基础上,结合我国有关刚接框架的设计方法及钢结构设计规范,给出了半刚性连接组合梁框架在水平荷载作用下的简化设计流程及方法,并通过设计算例说明本文推荐的简化设计方法简便易行,同时通过对不同类型框架的经济性比较,说明半刚性连接组合梁框架结构具有较好的经济性及应用前景。     

钢-混凝土组合框架梁的稳定设计方法

在已有的钢-混凝土组合梁和钢框架理论研究基础上,分析了影响组合梁负弯矩区转动能力的主要因素,建立了组合梁连续和钢柱连续两种组合框架结构体系的节点塑性极限转角的求解方法,提出了相应的计算公式及一种简化的组合框架梁稳定设计方法,并得出了组合梁负弯矩极限调幅系数的计算方法.结果表明,该设计方法可以使组合框架塑性铰处的内力充分重分布,使梁柱连接的转动刚度合理,也能使组合梁的设计达到充分利用组合效应及节点延性的目的.     

螺栓连接钢-混凝土组合结构的开发

1994年的Northridge地震和1996年的Kobe地震带给人们的最为惨痛的教训之一就是现代钢结构焊接抗弯节点的开裂和脆性破坏。由此引发的研究所获得的成果导致了设计方法的改进。研究表明．为了改善地震多发地区刚性框架房屋的设计和施工,可以采用钢一混组合抗弯框架体系。由于钢筋混凝土的存在和组合抗弯框架刚度高的特点,内置有型钢的组合节点的变形需求比起纯钢抗弯框架节点来要小得多。而且组合梁一柱节点有着更为顺畅的传力机制和较小的应力集中。因此,组合刚框架的开发可为结构设计和施工提供了许多新的优良的结构体系。为了在保证优良的抗震性能的同时改善可施工性,本文作者设想了几种创新性的组合节点构造．并将对这几种节点构造展开研究。本文描述了作者提出的设计方法以及对试件的分析结果。     

装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能试验研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和适宜端板连接组成框架,通过钢筋桁架混凝土组合楼板形成了新型装配式组合框架。为了解装配式钢管混凝土组合框架在地震作用下的抗震性能和受力机理,进行了2榀两层单跨钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边高强度螺栓和平齐或外伸端板连接形成的组合框架的水平低周反复荷载试验,研究了柱截面形式和端板连接类型对组合框架破坏形式和抗震性能的影响。详细地观察了此类组合框架在水平低周反复荷载作用下的受力全过程和楼板裂缝发展规律,得到了此类结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明,单边螺栓端板连接装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,延性系数μ为2.13~4.28,能量耗散系数E为0.652~0.90。在柱截面含钢率相同条件下,圆钢管混凝土组合框架的承载力小于方钢管混凝土组合框架,其延性、耗能性能优于方钢管混凝土组合框架。研究成果将为我国装配式钢管混凝土组合框架设计理论与应用提供科学依据。     

框架中钢-混凝土组合梁等效弯曲刚度分析

框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的梁柱变形对其端部产生的转动约束刚度。为此,采用分段刚度建立了框架中组合梁在竖向荷载作用下的等效刚度理论模型,以考虑不同梁端转动约束刚度和楼板开裂前后截面特性差异对组合梁等效刚度的影响。基于该理论模型进行大量参数分析,识别了影响组合梁等效弯曲刚度的两个关键参数：转动约束刚度与组合梁开裂后截面线刚度比和梁开裂前后截面刚度比,得到了随梁端转动约束刚度变化的组合梁在竖向荷载作用下等效弯曲刚度的计算式,在框架设计时可方便地用于组合梁的变形和内力计算。对比讨论了建议算式和现有公式的计算精度,并通过结构体系的非线性全过程分析对建议算式的合理性做了进一步的验证。理论分析和设计方法表明,组合梁在竖向均布荷载作用下的负弯矩区长度和等效弯曲刚度随梁端转动约束刚度变化显著,必须在设计中准确考虑。     

复合墙板受力性能平面有限元分析

对三组复合墙板试件进行了平面有限元分析并与拟静力试验结果进行了比较,分析了骨架曲线、墙板裂缝分布及发展、钢筋应力分布等。分析表明,由斜拉筋连接的复合墙板在边框的约束下各部分能够很好地共同工作,其受力性能接近或优于普通实心剪力墙,为将复合墙板简化为普通实心剪力墙进行设计提供了试验和理论依据。边框面积的增大以及边框配筋的增加在一定程度上可以大大提高复合墙板的承载能力以及延性耗能性能,但要注意边框尺寸和配筋的匹配问题。