天津津塔超高层钢结构中受荷钢板力墙的焊接技术

天津津塔工程核心筒钢板剪力墙是当今全球最高的纯钢板剪力墙体系.从焊接方案分析、焊接节点优化设计、焊接工艺措施、焊接应力监测、焊接质量分析、焊接材料的选用等各方面阐述津塔钢板剪力墙在结构荷载下的焊接技术,尝试将振弦式应力传感器应用于焊接应力监测,结合焊接应力监测结果改进焊接应力控制措施,强调焊接过程中规避焊接裂纹的发生以...     

施工荷载对高层钢板剪力墙结构影响分析

天津诺德英蓝国际金融中心采用巨型柱+剪力墙核心筒+环形桁架+伸臂桁架结构体系。钢板剪力墙作为新型高层钢结构抗侧力构件,受到焊接残余应力、动臂塔吊、液压爬模等施工荷载影响,产生较大竖向应力和变形。通过施工监测与模拟研究,分析钢板剪力墙内力变化规律,保证施工阶段安全,为工程科学施工提供指导。     

天津津塔科技成果通过鉴定

<正>近日,天津市科学技术评价中心主持召开"天津津塔设计与施工关键技术"科技成果鉴定会。经过专家组成的专家委员会认真讨论,通过了设计与施工关键技术科技成果鉴定。针对椭圆形336.9m超高层建筑,天津津塔结构设计采用了"钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙+外伸刚臂抗侧力体系"及薄钢板剪力墙先进技术。施工中针对目前世界上首次采用的全焊接钢板剪力墙的超     

天津津塔施工时变过程应力监测及数值分析

在天津津塔上布置远程实时在线施工监测系统,以检验施工过程的安全及结构施工完成后的状态是否满足设计要求。用ANSYS的单元生死技术对结构在施工过程中慢性时变应力状态进行施工模拟,通过和监测结果进行对比,为结构施工的安全顺利进行提供了保障,并根据分析和监测结果指出进行施工预调的必要性。     

天津津塔钢板墙焊接技术

天津津塔工程主塔楼高336.9m,建成后将成为华北第一高楼。通过介绍天津津塔工程钢板墙焊接的施工实例,从钢板墙焊接顺序的确定、钢板墙超长焊缝焊接应力应变控制、钢板墙焊接操作平台搭设、钢板墙焊接裂纹控制等四个方面分析钢板墙焊接施工的难点,并提出了解决方法。     

带肋方形钢板剪力墙焊接顺序优化

以长方形钢板剪力墙为研究对象,针对钢板剪力墙多条焊缝焊接顺序的优化问题,制定了不同的焊接顺序方案。使用ANSYS通用有限元软件采用瞬态热-固耦合的方法对不同焊接顺序的钢板剪力墙在焊接及冷却过程中的温度及应力状态进行了模拟计算,对比计算结果得出优化的焊接顺序。通过布置振弦式传感器对采用优化焊接顺序的钢板剪力墙在实际施焊中的应力进行了监测,证实了计算模型的准确性。     

剪力墙结构置换加固应力重分布

为深入揭示无支撑置换混凝土加固过程中剪力墙的受力变化规律,对某剪力墙住宅结构无支撑置换加固施工进行全过程监测。基于ABAQUS有限元分析软件,采用生死单元、等效升温以及添加场变量的方法实现剪力墙施工全过程模拟。结合施工监测数据及有限元模拟结果分析了置换剪力墙及与置换剪力墙相连的梁、楼板受力变化过程; 最后给出了考虑应力重分布后,无支撑分段置换墙体正截面受压承载力计算方法。结果表明:有限元模拟方法能有效模拟混凝土无支撑置换加固施工过程; 由于剪力墙分段拆除和置换,墙体出现了应力重分布现象,且应力重分布程度与墙体分段施工顺序有关; 应力重分布会引起墙体洞口处出现应力集中,但应力集中对加固效果的影响较小,同时还会影响与置换剪力墙相邻的连梁、楼板结构的受力,导致该处应力增加; 建议对剪力墙结构进行无支撑置换加固时,有必要通过分段优化设计和受压承载力复核控制应力重分布的影响。     

核心筒-转换钢桁架高层悬挑结构施工模拟及监测研究

珠海横琴保利国际广场二期工程为大型复杂悬挑高层结构,其主体结构采用了混凝土核心筒(钢板剪力墙)-转换悬挑钢桁架体系。为保证施工质量和结构安全,进行了精细化的施工模拟分析,以获取施工过程中结构变形和应力变化规律,并与监测数据进行了对比。结果表明:施工模拟数据与监测值基本吻合,且混凝土收缩徐变引起的变形和应力占比较高,因此施工模拟考虑此类时变因素的影响更符合实际施工状态。     

天津“第一高楼”诞生

历经17个月的施工，高达336．9m的天津环球金融中心津塔写字楼完成主体工程建设，实现结构封顶。至此，天津目前的“第一高楼”正式诞生。同时，津塔写字楼也是采用钢板剪力墙结构的世界最高建筑。     

天津津塔钢板剪力墙与钢管混凝土柱复杂节点深化设计研究

天津津塔为钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸钢臂抗侧力结构体系,其独特的结构形式要求钢板剪力墙与钢管柱、钢管柱与外伸臂桁架等连接节点必须做到构造合理、安全可靠、易于焊接、降低制作安装难度.在节点深化设计阶段对各类因素进行了综合分析,在实际施工中取得了良好效果.     

超薄加劲钢板剪力墙受剪性能试验研究及数值分析

对于超薄加劲钢板剪力墙,由于钢板超薄,采用传统焊接工艺将导致严重的焊接变形,故需要采用改进焊接工艺,即将钢板墙在加劲肋处断开,进行弯折组合后焊接并形成加劲肋。为研究采用改进焊接工艺完成的超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能,进行了足尺试件的受剪性能试验,研究了钢板墙的受剪破坏形态、滞回特性、承载能力及耗能能力等,验证了在竖向加劲肋位置采用的改进连接构造及焊缝工艺满足受剪承载力要求,并对不同钢柱截面、不同墙宽高比对钢板墙受剪性能的影响进行了对比分析。结果表明：采用改进工艺的钢板剪力墙满足受剪承载力要求且具有稳定的耗能能力,随着钢柱截面积增大,钢板墙的侧移刚度、峰值荷载均有所增加,相应的极限位移、耗能能力有所下降;随着墙宽高比减小,钢板墙的侧移刚度、屈服荷载、峰值荷载均相应降低,相应的极限位移、耗能能力有所提高。采用通用有限元分析软件ANSYS对超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能试验进行了数值模拟,有限元结果与试验结果总体吻合良好,有限元分析可以很好地模拟超薄加劲钢板剪力墙的全受力过程和破坏模式。     

波形钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究波形钢板剪力墙在水平荷载作用下的抗侧力性能,完成了水平波形和竖向波形的钢板剪力墙模型的低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件对波形钢板剪力墙模型进行了模拟分析。试验结果表明：波形钢板剪力墙结构具有较高的侧向承载力、较强的抗剪屈曲能力和稳定的滞回性能;竖向波形钢板剪力墙在加载过程中发生了沿墙体对角线的X形剪切破坏;水平波形钢板剪力墙在加载过程中未出现波形钢板的屈曲破坏。因此,水平波形钢板剪力墙的极限荷载比竖向波形钢板剪力墙的更高、延性更好、滞回曲线更加饱满。在水平受剪时,竖向波形钢板剪力墙易产生拉压效应,水平波形钢板剪力墙易发生H型钢柱屈曲。波形钢板与边缘约束H型钢柱之间的焊缝未出现开裂,焊缝连接保证结构的整体性能。对比有限元分析结果与试验得到的数据,水平波形钢板剪力墙的荷载、位移比竖向波形钢板剪力墙的更接近试验值。采用有限元法对不同波角和钢板厚度的水平波形钢板剪力墙的抗侧性能进行了分析,结果表明：当钢板比较薄的时候,容易发生波形钢板的剪切破坏;当钢板较厚的时候,容易发生边缘约束H型钢柱的过早屈曲,对结构的承载力和延性不利;当波形钢板的波角为45°时,波形钢板剪力墙的承载力以及延性性能最佳。波角过大或过小时,剪力墙承载力均有所降低。因此,水平波形钢板剪力墙宜采用45°波角与厚度适中的钢板。     

四角钢连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于半刚接框架-钢板剪力墙试件的低周反复加载试验,采用ANSYS有限元软件对其滞回性能进行了数值模拟。分析循环荷载作用下试件的滞回性能及承载能力,考察其应力、变形发展历程、耗能机理和破坏模式。试验和有限元分析结果均表明：内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,框架和钢板墙协同工作良好,结构体系耗能优异,安全储备高,是一种理想的抗侧力结构体系。有限元模拟结构应力和变形发展历程与试验结果基本吻合。由于初始偏心、焊接残余应力等原因,弹性工作阶段,有限元分析的峰值荷载与试验值比较接近;进入塑性阶段,有限元分析的峰值荷载比试验值大,滞回环更饱满。     

双波形钢板剪力墙滞回性能研究

为研究双波形钢板剪力墙的滞回性能,利用有限元软件ABAQUS分别建立单波形钢板剪力墙与双波形钢板剪力墙的有限元模型,对2种波形钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的受力机制及滞回性能进行对比分析,研究了内嵌波形钢板的设计参数对双波形钢板剪力墙滞回性能的影响规律,给出了波形钢板设计参数的取值建议。结果表明:与单波形钢板剪力墙相比,双波形钢板剪力墙的抗侧刚度、承载能力及耗能能力均提高,但其延性有一定程度的降低; 内嵌波形钢板的厚度与波形几何尺寸是影响双波形钢板剪力墙滞回性能的关键参数,随着厚度的增大,双波形钢板剪力墙的抗侧刚度、承载能力、耗能能力及延性均提高; 随着波长的增加,双波形钢板剪力墙的抗侧刚度提高,但承载能力及耗能能力降低; 随着波幅的增加,双波形钢板剪力墙的抗侧刚度降低,但承载能力及耗能能力均提高。     

两边连接屈曲约束钢板剪力墙受力机理与等效支撑模型

采用理论分析和有限元方法,针对两边连接屈曲约束钢板剪力墙的受力机理和传力规律进行研究。提出了钢板墙边缘约束区的概念并确定了边缘约束区的宽度,分析了钢板墙的屈服形状、钢板墙内各部分应力流的分布规律和钢板墙与梁连接处的受力特点等。在此基础上提出了两边连接屈曲约束钢板剪力墙等效支撑模型,对不同尺寸、不同层数的框架 屈曲约束钢板剪力墙结构和框架 等效支撑结构在水平荷载作用下的力学性能进行分析,并对两种结构的荷载 位移曲线进行了对比。分析表明,所提出的等效支撑模型在结构刚度和承载力方面具有较好的准确性,无论是单调加载还是反复加载均能准确地模拟两边连接屈曲约束钢板剪力墙结构的受力行为。     

超高层建筑钢板剪力墙施工技术

北京绿地中心工程钢板墙焊接量大,焊接变形及残余应力控制难度大。施工中采取了对钢板墙中的型钢柱、钢梁、钢板的安装顺序控制,对钢板之间焊接方式、焊接顺序控制,对焊接工艺控制,对设置连接钢板控制等措施。在焊接过程中对钢板进行变形监测,通过监测数据总结焊接变形的规律并调整焊接工艺,使钢板墙的施工质量满足设计及规范要求。     

钢板剪力墙的试验研究

天津津塔是我国首座采用钢板剪力墙的超高层建筑,也是目前已知规模最大的钢板剪力墙结构,其主要抗侧力体系为钢板剪力墙和钢管混凝土柱所构成的核心筒。为研究这种结构体系及其构造做法的实际受力性能,并为设计计算提供试验依据,完成了2个2跨5层1∶5缩尺比例的钢板剪力墙模型的低周往复加载试验。试件变化的主要参数包括钢板剪力墙与周边框架的连接方式以及钢板剪力墙的加劲构造措施。试验表明,钢板剪力墙结构具有较高的承载能力,稳定的滞回性能。未设置加劲肋的钢板剪力墙试件,在加载初期即发生平面外屈曲,其滞回曲线呈现一定的S形捏拢趋势;设置有4道竖向加劲肋的钢板剪力墙试件,在加载过程中未发生平面外屈曲,其滞回曲线呈饱满的纺锤形。此外,采用摩擦型高强螺栓连接的钢板剪力墙试件在加载过程中有较大噪声,可能影响结构的正常使用。     

考虑两侧边约束作用钢板剪力墙剪压弹性屈曲分析

目前钢板剪力墙抗剪设计中假定周边框架为钢板剪力墙提供简支约束,再通过乘以1.23的嵌固系数来考虑周边框架的约束作用,而不考虑周边框架刚度的影响。通过对剪力和单向压力组合作用下钢板剪力墙的弹性屈曲性能的有限元分析表明,两侧边构件扭转刚度与钢板剪力墙弯曲刚度的比值η可以准确地衡量两侧边构件（加劲肋）对钢板剪力墙的约束程度。...     

加栓钉对高应力区插筋SMW工法的影响研究

针对传统高应力区插筋的SMW工法中型钢与水泥土的自然粘结较弱、不足以保证组合梁在大荷载时界面处有足够的共同作用的缺点,提出了在SMW工法型钢翼缘焊接栓钉的方法。并对型钢翼缘侧焊接栓钉的高应力区插筋的SMW工法进行了理论分析和ABAQUS有限元计算。通过理论分析,引入栓钉-水泥土-型钢组合结构概念,并建立了型钢-水泥土-栓钉三者相互作用的结构力学模型和抗弯承载力验算公式;数值计算结果则表明,焊接栓钉后,挡墙侧向位移、型钢位移、交界面的剪切力都比无栓钉情况有较好改善,最后计算并分析了不同栓钉特性对桩体位移、剪切力方面的影响。