钢管混凝土柱、钢梁框架+混凝土核心筒结构体系,最大化地发挥了钢和混凝土各自的特性,即钢结构施工速度快、重量轻、强度大,混凝土结构刚度大、成本低。与全钢结构相比,具有节省型钢和节约用料,减少防火处理,减轻施工难度及降低工程造价等优点;与混凝土结构相比,又具有减轻结构自重,节约基础造价,施工速度快和减少现场湿作业等优点。因此,是一种符合我国国情的、较好的超高层建筑结构形式,这种混合结构体系在我国已经得到大量应用,并被建设部列为推广应用新技术。高层建筑方面,钢管混凝土柱的出现在美国大约始于二十世纪70 年代,并开始在高层建筑中大受欢迎,在国内, 这种混合结构的高层公共建筑近二十年来也已经得到了较快发展。中铁建工集团深圳分公司对该种结构体系施工技术进行了认真总结,该施工技术获集团公司科技进步二等奖,其施工工法具有普遍的使用价值。
天津津塔是一栋高336.9m的钢结构超高层建筑,主要抗侧力体系采用“钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂抗侧力体系”组成。薄钢板剪力墙结构作为一种新的结构体系,充分利用薄钢板的拉力场效应,具有较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等优点。国内还没有类似工程的先例。基于大量的理论研究和试验研究相结合的研究成果,津塔结构设计解决了不同施工工况下钢板剪力墙设计,根据大震下柱脚拉压力设计双底板柱脚、钢管混凝土柱设计规范选择比较和弹塑性分析等技术难点。
某市重点工程贝壳形钢箱梁屋盖大悬挑结构工程,在施工安装后拆除临时支撑过程中,发现大悬挑钢箱梁结构变形过大,其值超过钢结构规范规定。为找出悬挑结构变形过大的原因和解决结构安全问题,对钢箱梁大悬挑结构原设计进行有限元方法分析。分析结果表明原设计钢箱梁大悬挑结构刚度存在不足,通过对有限元方法模拟计算结果的进一步分析,找出影响悬挑结构整体刚度的具体构件。在实际验证的基础上,结合工程实际情况,提出几种处理改进方案,并对各方案进行分析比较,选择最佳处理方案,减少经济损失,确保结构安全可靠。
根据框架“强柱弱梁,节点更强”的抗震设计原则,在节点域附近梁腹板开圆孔是为了解决地震荷载作用下钢框架梁柱节点焊缝处可能发生脆性破坏而提出的一种新型节点。该种节点在具备良好建筑功能的同时,不会大幅降低梁的整体和局部稳定性。本文对梁腹板开孔节点与传统梁柱节点进行了静力单向加载和低周反复加载的有限元分析模拟。计算分析结果表明:采用梁腹板适当开孔节点形式,能在节点承载力和刚度下降不大的前提下,迫使塑性铰出现在梁截面削弱位置,使塑性发展区域远离梁根部焊缝区,达到降低节点发生脆性破坏的可能性,最终提高结构抗震性能的目的。
为研究楼梯对框架结构整体性能及周边框架柱的影响,以实际工程为例,对带楼梯与不带楼梯的两种结构方案进行计算,通过对计算结果的对比分析,得出:楼梯的斜板作用具有水平构件和竖向构件的双重特性。楼梯的设置在增加结构整体刚度,减小了结构层间位移,但同时也增加了地震荷载,提高了楼梯周边框架柱的设计荷载,建议在设计中适当提高楼梯周边柱的设计承载力。
本文通过对一榀两跨三层的方钢管混凝土框架在低周反复荷载作用下的抗震性能的研究,对比钢筋混凝土结构,对两者的变形能力、刚度退化等抗震性能进行比较。结果表明,与钢筋混凝土结构相比,方钢管混凝土结构具有良好的抗震性能。本文为方钢管混凝土结构的抗震设计提供参考。
基于二维等截面梁元几何非线性有限元理论,按照更改的拉格朗日列式法,推导了刚架可进行非线性分析的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵,并被推广到变截面梁元。使用有限元软件Ansys对单跨门式刚架平面内几何非线性稳定性作了分析。
世博中心主体结构平面布置复杂、结构抗震要求高,采用防屈曲耗能支撑钢框架结构体系。本文介绍防屈曲耗能支撑设计中必须解决的主要问题,包括防屈曲耗能支撑参数确定、防屈曲耗能支撑节点设计和防屈曲耗能支撑的产品验收标准。结合防屈曲耗能支撑在世博中心工程的实际应用,对防屈曲耗能支撑芯材材质、刚度计算、屈服承载力、变形要求、节点构造要求、节点承载力计算以及与防屈曲耗能支撑相连接的框架梁柱设计进行探讨,提出可行的设计方法,包括防屈曲耗能支撑参数确定、节点设计以及产品验收标准等,对其他工程的防屈曲支撑应用有较好的参考价值。
本着结合杭州奥体中心主体育场的结构特点,同时兼顾工厂制作工艺、运输条件、现场拼装方案等技术要求,对每一个节点和杆件进行实体放样,对代表性的节点及支座进行有限元分析,找出节点及支座的刚度变量及应力分布,了解其受力特点的原则,东南网架对该项目钢结构工程进行了深化设计,并针对深化设计重点和难点,采取了针对性措施。
点支式玻璃建筑单层索网体系是一种新型的柔性支承结构体系,其受力特性在很大程度上依赖于所施加的预应力。该文对新保利大厦二期幕墙工程的单层索网结构模型的动力特性进行试验研究,提取了索网在分级预应力下的前三阶频率,并与加玻璃后的情况进行了对比分析。试验结果表明,结构的低阶频率与预应力的关系基本为近似线性关系,而高阶的非线性程度更明显,玻璃对结构的刚度有较大提高,试验与有限元计算结果比较吻合。