风和地震下上海中心幕墙支撑结构与主结构协同分析

通过将幕墙支撑结构与主体结构整体建模,对风荷载及水平地震作用下幕墙支撑结构与主体结构相对竖向变形特性及其对支撑结构受力影响以及竖向地震作用下支撑结构竖向不均匀变形、内力及加速度反应及其对设计的影响进行了详细分析与研究,研究结果表明,在水平荷载作用下,主体结构与环梁竖向相对变形引起径向支撑的附加弯矩,通过设置滑动构造可减小弯矩保证支撑受力安全;在竖向地震作用下,幕墙系统将产生较大的不均匀变形对板块产生不利影响、吊杆产生较大附加轴力、环梁竖向加速度反应显著,设计时应对以上不利因素进行评估以保证幕墙系统在地震作用下的安全.     

逆做法施工坑底回弹对支护结构的影响

在天津开发区软土中设计了第1个采用盖挖逆做法的深基坑.盖挖逆做法有安全、基坑变形对环境影响小等特点.但是,逆做法施工时基坑回弹常引起结构不均匀回弹,回弹在支撑柱中引起附加轴力,此时若支撑柱失稳则导致水平楼盖坍塌;对有支撑柱的内支撑基坑,支撑系统因回弹引起附加弯矩,梁板在过大的附加弯矩作用下易开裂,为此,必须正确计算基坑开挖中的回弹量及其影响.为此采用有限元分析结合实测研究了逆做法施工中的基坑回弹问题,探讨了其对楼板和支撑柱回弹的影响,发现最大的竖向差异沉降发生在围护结构与紧邻围护结构的第1根支撑柱之间,并且楼板与围护结构刚接时,基坑回弹在楼板边缘引起较大的附加弯矩,节点处需要加强.     

重力作用下上海中心幕墙支撑结构与主结构协同分析

上海中心大厦外幕墙系统采用了分区悬挂的柔性幕墙支撑结构体系,各区段幕墙支撑结构顶部及底部均支承于弹性的主体结构边界(设备层/休闲层)上.各区幕墙系统悬挂重量重,以及由设备层/休闲层的竖向支承刚度柔且分布不均匀导致的设备层/休闲层的竖向变形大且分布不均,都将给支撑结构系统安全带来不利影响.通过将幕墙支撑结构与主体结构进行整体建模,对重力荷载作用下幕墙支撑结构与主体结构的协同工作特性,即幕墙支撑结构不均匀竖向变形特性,及其对幕墙板块安全、支撑结构受力的影响进行了详细的分析.并依据分析结果对设备层刚度、幕墙结构与主体结构的连接构造进行了优化调整,以改善幕墙系统变形与受力,确保幕墙系统的使用安全.     

考虑预应力梁轴向压缩对柱中弯矩的影响

预应力筋的张拉会造成梁的轴向压缩，在柱中引起第3弯矩，但在工程设计中通常忽略这一因素影响。通过对单跨框架结构柱中第3弯矩进行推导并初步分析，认为在某些情况，梁轴向压缩引起的柱中第3弯矩是不容忽视的，同时在一定的假设条件下，发现在不同的预应力张拉施工顺序，最后在柱中引起的第3弯矩也有所不同。并在此基础上提出了可减少第3弯矩对结构的不利影响的设计和施工措施，以促进结构设计的优化。     

不同内支撑支护体系对深基坑开挖变形的影响分析

本文基于天津市滨海新区A07地块项目深基坑工程,首先研究了规则形状的深基坑环梁和直梁的支撑效果,发现环梁支撑结构在基坑开挖支护中的效果明显优于直梁支撑结构.其次,以有限元ABAQUS软件模拟分析实际案例下大直径环梁支撑型式对深基坑开挖变形的影响,并与直梁支护深基坑对周边环境的影响作对比.分析结果表明,数值模型可较准确地模拟深基坑开挖施工过程.结果显示,大直径环梁支护体系相比于直梁支撑体系,可更好地控制基坑开挖引起的周边土体变形.     

钢框架-支撑结构中X形中心支撑的抗震验算

在竖向荷载(重力)和水平荷载(地震)作用下,X形中心支撑除承受水平荷载引起的剪力外,还承受楼层水平位移和竖向荷载(重力)共同作用下产生的附加剪力;在竖向荷载(重力)荷载的作用下,由于柱的弹性压缩变形在X形中心支撑斜杆中还会引起附加压应力.本论述对框架-支撑结构体系中X形中心支撑在考虑附加剪力和附加压应力时的抗震计算与分析进行了系统地论述,并推导出了验算公式.     

地下工程逆作法板柱节点设计及受力分析

针对地下工程采用逆作法施工时板柱节点结构形式的变化带来的受力问题,文章结合实际工程介绍了某地下工程逆作法的施工工艺和板柱节点的设计处理办法,运用有限元软件对无梁楼盖板柱节点处的环梁进行有限元模拟受力分析,验证了在板柱节点处应用环梁是安全可靠的,能有效的传递荷载、承受弯矩,同时对环梁下外包柱的强度进行了验算,最后对地下工程逆作法中其环梁的特点进行了总结.     

大型地下室淤泥质粘土层土方开挖施工技术

介绍天津塘沽滨海开发区一商住小区办公楼淤泥质粘土层土方开挖施工,开挖过后引起的支撑结构的变形以及支撑结构环梁拆除后所引起周围道路和建筑物的变形、开裂等注意事项和施工技术问题。     

核心筒领先层数对超高层结构竖向变形影响的分析

针对超高层建筑在施工过程中两种不同材料产生的竖向变形累计带给结构附加应力这一问题,对结构进行施工模拟是很有必要的.本文通过有限元分析软件Midas gen将结构划分为22个施工阶段,利用子结构状态叠加法对施工过程进行了精确模拟.结合本结构受力特点,在模拟过程中综合考虑了材料特性、边界条件及施工荷载等因素,分析了核心筒不同领先层数对超高层结构竖向变形、两者竖向变形差及外框架柱内力分布产生的影响.结果表明：混凝土的收缩徐变约占结构总变形的40%.因此,混凝土收缩徐变效应产生的影响不可忽略.通过模拟可知,核心筒领先不同层数会对结构竖向变形和内力产生较大影响,同时得出核心筒领先外框架6层时,两者的竖向变形差最小,其值为23.48 mm.通过施工模拟得出最佳领先层数,有效减小核心筒与外框架之间的竖向变形差,从而减小附加应力,为类似工程提供一定施工技术参考.     

深圳平安金融中心施工模拟研究

针对超高层建筑在传统模拟过程中未考虑施工过程和时变荷载效应的问题,本文以在建的中国第一高楼——深圳平安金融中心为工程背景,用Midas/Gen软件将结构分成了25个施工阶段进行了施工全过程模拟.研究了考虑收缩徐变作用下核心筒和巨柱的竖向累积变形规律及其变形差异.模拟结果表明,超高层建筑中混凝土收缩徐变引起的变形约占总变形的一半,其影响不能忽略;同时研究了结构的带状桁架、伸臂桁架、巨型斜撑和V型支撑等关键部位随施工阶段的应力变化规律.结果显示结构不同位置的杆件受力情况不同,桁架层的弦杆应力随施工阶段变化较小而腹杆应力随施工阶段变化较大,结构设计中可针对不同受力的构件设计不同截面.结构竣工后杆件所受应力均小于材料强度设计值.     

上海中心大厦巨型悬挂式幕墙系统结构设计与思考

上海中心大厦外幕墙系统采用了分区悬挂的巨型柔性悬挂式幕墙支撑结构体系.该体系远离主体结构、几何造型扭曲、分区悬挂重量大、悬挂高度高、竖向支承刚度柔且不均匀,整个幕墙结构体系构成及传力较为特殊导致其与主体结构协同工作复杂,给结构设计带来许多前所未有的技术挑战.从方案到施工图设计过程,无论是结构体系还是节点构造均经历了多轮的反复论证分析与优化.尤其是采用整体模型协同分析,对水平和竖向荷载下幕墙支撑结构与主体结构协同工作性能、竖向地震反应、以及施工过程中幕墙支撑结构的受力特性等问题进行了深入地分析和研究.确保了工程建设的顺利实施,实际安装施工也验证了该结构设计的可靠性.上海中心幕墙支撑结构设计经历了艰辛的设计历程,其相关设计方法和成果是对现有高层建筑幕墙结构设计理念和方法的丰富和完善,同时也引发了对高层建筑复杂幕墙系统结构设计的新的思考.     

大跨度结构的整体协同性分析

滨州明珠影剧院属于典型的剧场类建筑,具有内部空旷,大跨度,长悬挑等特点,在设计中根据概念设计的原理合理设置水平支撑连接外环框架与内环剪力墙,保证内外环协同工作,避免结构发生扭转;结合幕墙布置设置摇摆柱,有效减小悬挑长度,控制了长悬挑位置的位移以及网架结构的位移比;通过施工手段,合理设置后浇带,有效解决了外环墙体内出现的拉力。     

地铁车站小直径管幕工法开挖变形规律

沈阳地铁市府大路站是采用小直径管幕工法施工的地铁暗挖车站.通过有限差分软件FLAC^3D建立车站结构-地层三维模型,分析总结了小直径管幕工法动态开挖过程引起的地层及主体结构的位移变形规律.结果表明:小直径管幕工法开挖过程引起的地表沉降具有明显的阶段性,沉降槽形态在群洞效应和管幕预支护作用的影响下变化频繁,横导洞间土体开挖阶段引起的地表沉降占到了最终沉降的50.54%,该阶段是地表沉降控制的关键阶段;管幕-梁-桩-柱施工完成后,主体结构变形表现出良好的协同作用,横梁竖向变形表现为车站两端小中间大,边桩及中柱的水平位移在负二层施工期间增长显著,占到了水平位移最大值的47.1%和55.8%,该阶段是控制主体结构变形的关键阶段.     

节点域尺寸对H型钢截面局部钢框架塑性损伤规律影响的分析

为了研究节点域尺寸对H型钢截面局部钢框架塑性损伤规律影响,以常见的梁、柱及节点域组成的十字形钢框架结构为分析对象,以H型钢柱截面类型、轴压比、节点域高宽比、节点域宽度与层高比、节点域高度与跨度比及结构跨高比等为主要研究参量;基于力学平衡准则进行分析。结果如下:如果用不考虑节点域尺寸时构件的强度来判断柱、梁及节点域组成的框架节点的破坏机制(塑性铰形成位置),可能会出现误判;H型钢截面局部钢框架的节点域与柱强度比,随轴压比和节点域高宽比的增大而增大,而随跨高比的增大而减小。柱为宽翼缘H型钢时,节点域先于柱形成塑性铰;柱为中或窄翼缘H型钢时,轴压比为0.6及节点域高宽比等于2时以外,基本上节点域先于柱形成塑性铰;轴压比小于等于0.4时,H型钢柱强度是节点域强度的1~5倍,可能导致实现"强节点域"的构造处理施工的困难。     

任意正交刚架临界荷载简化计算法

本文对正交刚架的稳定分析,提出了一个简化方法。其要点是将任一根刚架柱看作是弹性支承压杆,建立稳定方程,并阐述了弹性约束系数的简易计算方法。可以计算多跨多层正交刚架中任一根受压杆的临界荷载。     

单层厂房钢筋混凝土柱牛腿纵向抗震计算

柱间支撑是单层厂房的纵向主要抗震构件,而吊车梁兼做柱间支撑开间的水平压杆和非柱间支撑开间的刚性系杆,为使吊车梁能将厂房的纵向地震作用通过柱牛腿传给柱间支撑,吊车梁底部的支撑牛腿将承受较大的剪力、纵向弯矩及扭矩。现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中,只列出牛腿在横向水平地震作用下的计算公式,而没有考虑纵向地震作用影响。在纵向地震作用下,对柱牛腿面预埋板锚筋抗剪强度、吊车梁下部与牛腿面之间的连接钢板焊缝强度及牛腿抗弯强度进行了分析计算,提出了柱牛腿在抵抗纵向地震作用时的改进方法和构造措施,以资借鉴。     

施工阶段钢筋砼地下粮食筒仓仓壁受力分析

钢筋混凝土地下圆形粮食筒仓在施工过程中会出现只有仓底板和仓壁,而没有仓顶板的情况.利用有限单元法,分析了此种情况仓壁环向力、径向位移和竖向弯矩的大小以及分布情况.根据计算结果与使用阶段情况的对比,发现这种工况下仓壁拉应力峰值会增大,且最大压应力出现位置会向仓底移动,影响结构安全.实际工程设计时需要对结构认真复核.     

粗糙条对某超高层建筑风荷载影响的风洞试验研究

超高层建筑外幕墙围护结构的骨架等粗糙条构件,会改变建筑表面绕流形态,从而对风效应产生影响,但目前我国建筑结构荷载规范中尚缺乏相关规定。文中以某典型超高层建筑项目为研究对象,对建筑模型表面设置粗糙条与去除粗糙条两种工况进行刚性模型同步测压试验对比研究,通过分析建筑模型表面风压系数、基底倾覆弯矩和体型系数等风荷载特性的变化,以研究建筑表面粗糙条对超高层建筑结构风荷载的影响规律。研究表明：设置粗糙条对建筑表面极值正压影响不大,但会显著降低建筑表面极值负压绝对值、最大降幅约39.8%,将显著影响建筑角区及侧风面,使建筑侧风面的平均和脉动风压系数显著减小、最大减幅分别为24%和30%,整体上,设置粗糙条有利于建筑围护结构的抗风设计。设置粗糙条会影响结构整体风荷载,在0°正吹风向角下,粗糙条会使建筑沿层高分段风荷载体型系数略微增大、最大增幅约为8%,使塔楼基底绕X轴的倾覆剪力和倾覆弯矩略微增大、增幅分别为4.9%和6.0%;设置粗糙条对建筑顶部峰值加速度极值出现的风向角有影响,且可降低峰值加速度幅值,降幅约为7.91%。