结构设计

  • 深圳恒大中心超高层结构设计

    周建龙;李立树;江晓峰;芮明倬;洪小永;王磊;

    深圳恒大中心塔楼结构高度达393.9m,采用带加强层的巨柱框架-钢筋混凝土核心筒的结构形式。结构设计的主要特点包括:地基基础穿越碎裂带且场地北侧临近地铁,利用各区避难层或设备层设置环带桁架兼作转换桁架,仅在塔楼中部设置一道伸臂桁架,钢管混凝土巨柱随建筑体型不断内收并在中低区形成斜柱,以及核心筒偏心布置且在中区和高区向北侧逐步收进,形成南侧大跨度楼盖。通过采用YJK和ETABS软件对整体结构进行了多遇地震及风荷载下的弹性分析,采用ABAQUS软件进行了罕遇地震下动力弹塑性时程分析,并针对结构特点进行专项分析,对关键构件及重要部位采取加强措施。结果表明,结构各项指标均满足设计规范要求,设定的性能目标均能达到,该结构设计安全可靠并具有较好的经济性。

    2022年09期 v.52;No.573 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 2335K]
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  • 天津高银117大厦塔楼结构设计综述

    包联进;童骏;陈建兴;吴江斌;周建龙;汪大绥;

    天津高银117大厦塔楼结构大屋面高度596m,高宽比9.5,为目前中国在建结构高度最高的超高层建筑。主要介绍了塔楼的结构布置方案、基础设计、主要构件和节点设计以及施工措施的影响。塔楼采用巨型框架支撑筒-钢筋混凝土核心筒抗侧力体系,保证结构刚度和构件承载力满足规范要求。采用超长钻孔灌注桩和6.5m厚筏板作为结构基础。沉降分析及观测结果表明,结构封顶4.5年后最大沉降值约100mm。巨型钢管混凝土柱截面积达45m2,尺度较大,试验结果表明巨柱截面仍满足平截面假定。对巨柱复杂连接节点进行了有限元分析和试验研究,在保证安全性的基础上优化了节点构造。通过施工模拟,分析了施工措施对主体结构的影响,并给出了核心筒领先施工的高度建议。

    2022年09期 v.52;No.573 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2078K]
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  • 天津高银117大厦塔楼基础沉降实测与分析

    吴江斌;王卫东;王阿丹;包联进;童骏;

    天津高银117大厦塔楼建筑高度597m,塔楼结构体系复杂且竖向荷载大,基础底板埋深约25 m,场地以黏性土、粉土为主,中间夹有多层厚度变化较大的砂层,采用超长钻孔灌注桩,桩端埋深约102 m,以(10)_5粉砂层为桩端持力层。基于塔楼基础底板施工完成至结构封顶后4.5年的基础沉降实测数据,分析了塔楼基础沉降发展特性、沉降分布特征、底板沉降弯曲变形及弯矩值的发展与分布,探讨了塔楼基础沉降与施工进度、上部结构层数的关系,以及上部结构刚度、荷载及群桩刚度对基础沉降的影响机制。实测基础最大沉降、基础倾斜、相邻柱(墙)基的差异沉降皆小于规范控制值,底板弯矩也小于设计取值,表明深基础处于安全状态。天津高银117大厦塔楼基础沉降实测成果为天津地区类似工程安全施工积累了宝贵经验,也为国内软土地区600 m级超高层建筑基础工程设计提供了参考。

    2022年09期 v.52;No.573 17-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K]
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  • 吴江绿地中心超高层塔楼结构设计

    王瑞峰;袁雅光;杨震;

    吴江绿地中心超高层项目塔楼建筑高度为358m,核心筒从33层酒店中庭开始起分为独立的两个部分,结构体系创新独特,给结构设计带来新的挑战。对该超高层塔楼的主要结构特点进行了详细阐述,介绍了其结构设计的主要过程以及相关抗震设计方法,重点关注了抗震设计过程中的概念设计,解决了加强层设计、交叉支撑设计以及塔冠结构设计等重点问题。分析结果表明,该超高层塔楼结构可满足预定的抗震性能目标,各项结构分析指标均能满足现行规范要求,加强层及交叉支撑等特殊构件受力合理,具有一定的安全储备。

    2022年09期 v.52;No.573 24-29+35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2138K]
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  • 大连绿地中心结构设计

    包联进;陈建兴;周建龙;汪大绥;钱鹏;

    大连绿地中心为超高层建筑,建筑高度518m,结构高度400.8m,塔冠高度117m。大连风荷载较大,塔冠较高,为风荷载控制的超高层建筑。结合建筑体型、功能布局以及结构受力要求,采用巨型框架支撑+核心筒+伸臂桁架结构体系。整体结构弹性和弹塑性时程分析结果表明,结构整体指标满足规范要求,主要构件性能满足预定抗震性能目标的要求。通过风洞试验,分析了体型优化和塔冠表皮开孔对塔楼风荷载效应的影响。通过分析支撑和伸臂桁架对结构刚度的影响,确定结构抗侧力体系和布置。针对酒店区建筑布置的要求,对酒店区不同结构布置的受力性能进行对比分析,选择合理的密柱深梁结构方案。根据塔楼结构特点,探讨剪重比的合理取值和提高剪重比的措施。

    2022年09期 v.52;No.573 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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  • 昆明春之眼商业中心主楼结构设计

    童骏;包联进;汪大绥;朱晓东;闫琪;任记波;严从志;

    昆明春之眼商业中心主楼建筑高度407m,为抗震设防烈度8度区建筑高度超400m的超高层建筑之一,主楼采用巨型支撑框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。主要介绍了主塔楼结构设计关键点,包括结构体系、黏滞阻尼布置、消能减震设计、地基基础的设计等;采用了屈曲约束支撑BRB、柱间黏滞阻尼器及悬臂黏滞阻尼等措施进行消能减震设计,采用弹塑性时程分析验证了消能减震措施的有效性。同时对不同施工顺序进行了模拟分析。结果表明,不同的施工顺序对不同类别构件的均有一定影响。设计中需对施工顺序予以重视。在基础设计中则着重关注了基岩起伏对塔楼不均匀沉降的影响,采取增补抗压桩和后注浆增强的形式对基岩埋深较深的区域进行加强,保证其沉降满足规范要求。

    2022年09期 v.52;No.573 36-41+103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1608K]
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  • 上海大歌剧院结构选型与设计

    陈建兴;包联进;刘康;杨康;邱介尧;师璁;郑瑜;徐自然;

    上海大歌剧院外形如展开的折扇,由大、中、小三个歌剧厅以及剧院配套用房、教育展示用房组成。歌剧厅的舞台和观众厅跨度较大,主舞台四周均无楼板为空旷空间。主舞台的台仓较深,埋入地下25m。观众厅采用多层长悬挑楼座。为满足功能、平面布局和结构需求,主体结构采用框架-剪力墙结构,剪力墙布置在观众厅和舞台的周边。针对剧场建筑特点,对舞台周边结构、台塔墙体布置、台仓结构、顶部大跨结构和长悬挑楼座等关键部位结构进行分析,并提出针对性的结构方案和措施。通过非线性时程分析,对是否设置黏滞阻尼墙结构的地震响应进行对比,黏滞阻尼墙的减震效果明显。针对上、下建筑轴网不一致的不上人屋盖,提出能适应建筑表皮和功能布局的屋盖结构系统,从支座布置、支座刚度以及转换结构等方面进行分析,验证了屋盖受力的合理性。

    2022年09期 v.52;No.573 42-47+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K]
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  • 北京城市副中心图书馆结构分析与设计

    于琦;刘明国;芮明倬;

    北京城市副中心图书馆项目由一个173m×173m的“森林屋盖”和覆盖在下方的两座“山体”组成,屋盖和山体由144根不规则布置的异形截面钢柱支承。主体结构体系可分为屋盖系统、山体结构和地下结构三部分。介绍了本项目的地基基础设计及各部分结构体系与布置。建筑外围的通高玻璃幕墙设计为自承重体系,主体结构仅为其提供平面外支承。针对屋盖系统整体抗侧刚度偏弱的问题,在部分钢柱和核心筒间设置屈曲约束支撑(BRB),阐述了BRB的设计原则,分析了设置BRB支撑的钢柱在小震和中震作用下的内力。结果表明,BRB在提高屋盖系统抗侧刚度的同时,也可降低钢柱在中、大震作用下的内力。结构整体扭转效应显著,设计中通过控制竖向构件的轴压比和剪应力水平,并在平面中部扭矩较大的柱下采用了一种三向转动铰支座,确保了结构不发生扭转破坏。为确保屋面结构的整体性,从构件性能目标、屋面板和构件设计方法等方面对屋面结构进行了加强。给出了异形钢柱与屋面结构和楼面结构的连接节点构造,该节点构造既保证了结构的可靠连接,也满足了建筑造型和机电功能的要求。

    2022年09期 v.52;No.573 48-54+61页 [查看摘要][在线阅读][下载 2365K]
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  • 武汉长江中心大型商业结构设计研究

    季俊;包联进;陈建兴;

    武汉长江中心A1地块商业结构平面尺寸达185m×135m,同时还存在凹凸不规则、楼板不连续、竖向构件不连续等超限项,为平面和竖向不规则的超限工程。针对项目的结构设计特点、难点,开展了专项研究。采用钢筋混凝土框架结构体系,选用实腹钢梁实现中庭等区域大跨结构设计。介绍了结构基础选型;研究了提高整体结构抗扭刚度的设计加强对策;分析了商业中庭内外结构协同工作对大跨无柱中庭梁板的设计要求。开展了罕遇地震作用下中庭楼板抗剪承载力专项分析,以验证其满足性能目标要求。论述了转换梁转换柱以及大跨钢梁与钢筋混凝土主梁连接节点等关键构件与节点设计;阐述了人行激励下大跨楼面舒适度专项分析结果;归纳了罕遇地震下整体结构指标与结构构件的损伤情况。目前项目的主体结构已经封顶,验证了分析研究及设计对策的可行性,保障了整体结构的安全性。

    2022年09期 v.52;No.573 55-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 2486K]
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  • 武汉长江中心大型商业结构基础设计研究

    季俊;包联进;陈建兴;吴江斌;吴冠宇;黄昱挺;

    武汉长江中心大型商业结构地下室平面尺寸为360m×220m,地上通过防震缝分为A1、B1地块两个结构单体,是武汉市首个在(5)_1粉细砂层采用天然地基筏板基础+减沉桩+抗拔桩基础形式的大型商业综合体项目。商业结构的特点决定了柱底反力具有较大不均匀性,给基础设计带来了很大挑战。论述了基于经济性及对商业结构特点的适应性进行基础设计选型分析;研究了回弹再压缩模量、基床系数、筏板厚度等关键参数对基础设计的影响并剖析了原因;详述了本工程基础设计的参数取值和包括筏板厚度、沉降数值等基础设计结果;介绍了平板载荷试验等实测天然地基承载力特征值略低于详勘报告建议值时局部地基处理方案;探讨了(5)_1粉细砂层天然地基施工控制要点,并明确了基础长期监测措施。

    2022年09期 v.52;No.573 62-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 2142K]
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  • 上海南京东路179号街坊成片保护改建工程结构设计

    于琦;张聿;芮明倬;

    上海南京东路179号街坊成片保护改建工程原为4组共7栋建于20世纪20年代的建筑单体,通过改造既有建筑并加建1栋新建筑最终形成4栋新建筑,同时增设一个异形钢结构网壳屋盖将4栋新建筑相连。对于建筑立面和结构体系不得改变的三类优秀历史保护建筑,根据结构鉴定结果,确立了经济合理的改造设计标准,并采用增大截面、粘钢等方式对原结构构件进行加固。对于保留历史建筑,采取仅保留外墙、内部拆除重建的方案;保留的外墙利用带钢筋网片的自密实混凝土内衬墙进行加固,并通过特定的节点构造与内部新建结构连接。通过该节点,外墙在平面内自承重,平面外依靠在新建结构上。针对4栋单体结构动力特性差异较大的问题,提出了一种特殊的隔震支座,支座和主体结构的整体分析表明,该隔震支座减小了主体结构和柔性网壳在水平荷载作用下的相互影响,也满足了屋盖在风载作用下的抗拉性能要求。

    2022年09期 v.52;No.573 68-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1714K]
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大跨空间结构

  • G60科创云廊单层铝合金网壳结构设计关键问题分析

    周健;李彦鹏;崔家春;

    介绍了G60科创云廊大跨自由曲面单层铝合金网壳结构设计中的几个关键问题,包括结构方案的确定过程、自由曲面单层网格结构的形态构建方法、网格的布置和优化、超长外露结构的温度应力,以及无覆盖网格结构风荷载的确定、盘式节点抗剪加强和刚度的考虑、网壳的整体稳定及树状柱的极限承载力分析等。结果表明,所采用的形态构建方法合理有效,能够得到受力高效且符合建筑对外形期望的理想形态;构件网格的布置符合力流走向且兼顾了透风率和构件长细比的需求;温度效应的不利影响通过取消长方向冗余构件、合理布置相对低膨胀系数的钢构件得到明显缓解;可采用实体风洞测力与数值风洞测压相结合的方式确定镂空网格结构的风荷载;增设一字或十字腹板连接板的方式可以有效加强传统盘式节点的抗剪承载力。

    2022年09期 v.52;No.573 74-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2176K]
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  • 杭州世纪中心悬链网格结构分析

    林晓宇;杨笑天;张伟育;

    杭州世纪中心双塔建筑高度均为303m,在底部约1/3高度位置通过柔性的悬链网格结构连为一体。阐述了悬链网格结构的主要结构特点,展示了悬链网格结构的参数化建模过程,并重点分析了其受力及变形特点。分析结果表明,悬链网格结构的力学表现符合悬链线结构特征,其受力性能良好。采用ANSYS软件对悬链网格结构的筒形节点进行了受力分析,并根据其应力表现情况进行了针对性加强,经验证,节点可以满足承载力要求。

    2022年09期 v.52;No.573 81-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 2483K]
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  • 浦东国际机场卫星厅结构设计重难点分析

    周健;苏骏;周伟;季俊杰;

    对浦东国际机场卫星厅的基本结构体系进行简单介绍,并围绕复杂地下条件下的结构应对、消能减震技术的应用和以建筑结构一体化设计手段应对多种需求这三个方面,对地下捷运减振、跨地下市政车道的上部结构的实现、远期轨交下穿条件的预留、捷运通道适应性改造、中央大厅消能减震设计、大跨度屋盖的轻松支承、极限层高条件下指廊理想净高的达成、空防玻璃隔断通透性的实现、可转换登机桥的轻量化实现等结构设计重难点问题进行了分析。结果表明:卫星厅结构设计措施合理,结构体系满足要求;全面考虑各种需求后提出综合性结构解决方案方能保证结构设计的合理性。

    2022年09期 v.52;No.573 87-94+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 3484K]
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  • 乌鲁木齐国际机场T4航站楼主楼结构设计

    周健;张耀康;蒋本卫;顾乐明;吴族平;

    乌鲁木齐国际机场改扩建工程新建T4航站楼建筑面积约50.4万m~2,项目具有抗震设防烈度高、温差及风雪荷载大、场地条件特殊、建筑造型独特、结构安全性要求高等特点。中心区主体结构为采用隔震技术的钢筋混凝土框架结构,屋盖为异形大跨度空间钢结构。介绍了若干关键问题及设计措施,主要包括:高填方地基及基础设计、采用隔震技术的中心区结构设计、采用局部耗能减震技术的南北三角区结构设计、主楼大跨钢屋盖结构设计。计算结果表明:针对各种项目特点采取的相应措施使整体结构满足各项要求。

    2022年09期 v.52;No.573 95-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 2444K]
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  • 杭州萧山国际机场T4航站楼主楼结构设计

    周健;王瑞峰;林晓宇;朱希;杨震;龚海龙;杨笑天;王玄玄;

    杭州萧山国际机场三期新建航站区工程包括T4航站楼、综合交通中心、能源中心、配套用房等。主要介绍T4航站楼主楼的结构体系和结构设计中的关键问题。首先针对航站楼地下空间关系,提出相应的设计措施。采用土-结构-轨道有限元法对航站楼主楼与高铁车站、地铁车站共建区域的振动响应进行分析。对于航站楼主楼首层楼板大开洞情况,提出合理的计算分析假定以及结构措施。采用建筑结构一体化的手段,解决大跨复杂钢结构屋盖的设计问题,同时利用有限元软件分析钢屋盖的防连续倒塌性能、行波效应、非线性稳定承载力和关键节点受力等问题。应用结构计算软件分析主楼的温度效应,并据此提出合理有效的设计措施。分析结果表明,T4航站楼主楼的振动安全性和舒适性满足规范要求;首层大开洞条件下的地震作用有效传递能够得到保证;钢屋盖设计能够实现建筑美观和结构合理的统一;结构设计安全适用。

    2022年09期 v.52;No.573 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2752K]
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  • 盐城铁路综合交通枢纽结构设计关键技术

    陶湘华;李彦鹏;周健;丁霖;原培新;顾朝阳;

    盐城铁路综合交通枢纽项目由高铁站房和客运枢纽东西广场组成。着重对高铁站房屋盖和客运枢纽西广场交通中心的结构设计关键技术进行了介绍。结构选型方面,阐述了利用基于Grasshopper平台的找形工具以应变能最小为优化目标确定高铁站房屋盖桁架跨中高度;计算分析方面,对站房屋盖采用SAP2000和ABAQUS软件分别进行了弹性分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对交通中心花柱结构采用ETABS软件进行最不利截面的混凝土和钢筋应力分析,对交通中心弦支网格结构天窗采用SAP2000软件进行弹性分析以及考虑材料非线性和几何非线性的全过程屈曲分析;关键节点方面,介绍了站房屋面桁架支座节点以及交通中心花柱结构梁柱节点、弦支结构的拉杆与撑杆连接节点和相关支座节点。通过以上结构设计关键技术,在确保结构安全可靠和有效实施的同时,达到建筑方案的预期效果。

    2022年09期 v.52;No.573 113-118+146页 [查看摘要][在线阅读][下载 2335K]
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减隔震技术

  • 基于剪切层模型的钢结构酒店减震优化设计研究

    王洪军;

    某钢结构酒店首层与2层层高较高、刚度较弱,小震及罕遇地震下2层层间位移角存在突变且不满足限值要求。结构设计时从建筑空间需求及结构合理性出发,应用速度型油阻尼器进行了消能减震设计研究。为提升消能减震优化设计研究效率,通过Push-Over分析获得各楼层三折线荷载-位移曲线,在此基础上将整体结构模型简化为剪切层模型,主要指标对比分析结果验证了剪切层模型能够较好模拟整体结构模型。基于动力弹塑性时程分析对剪切层模型开展了不同数量油阻尼器减震效率研究,获得了结构两个方向相对更优的阻尼器数量,并介绍了这些阻尼器在平面中的位置及典型连接构造。同时对设置阻尼器的消能减震结构与常规刚度加强结构动力弹塑性时程进行分析比较,结果表明满足位移限值要求且变形均匀的减震结构构件尺寸较小,减震结构构件罕遇地震下损伤相对较少;通过消能减震结构优化设计技术提升了建筑的使用品质,阻尼器很好地保护了主体结构。

    2022年09期 v.52;No.573 119-124+131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K]
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  • 上海城市规划展示馆改扩建项目减震结构设计

    郁晓铭;周建龙;江晓峰;

    消能减震技术的应用是结构改扩建抗震设计的一种新手段。以上海城市规划展示馆改扩建项目为例,介绍了带黏滞阻尼器改扩建高层建筑混合结构设计的关键问题,包括地震动参数新旧对比、原结构的诊断和判定、改建后结构的验算和改造基本参数的确定,以及减震方案的选择、阻尼器选型、参数、布置方式及构造、附加阻尼比的初步确定、整体结构性能指标以及阻尼器耗能效果。对减震结构和非减震结构方案的整体指标、抗震性能和经济性指标的对比,说明减震结构方案的优越性。对结构进行了小震、中震、大震作用下的结构非线性时程分析、楼板应力和节点专项分析,以及采用规范算法和能量法确定附加有效阻尼比,验证减震结构达到了预定目标,并总结了改扩建类高层混合结构采用减震加固的有效性和必要性。

    2022年09期 v.52;No.573 125-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 2061K]
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  • 上海徐泾车辆段上盖高层结构层间隔震设计

    阎启;傅晋申;周建龙;

    上海徐泾车辆段上盖高层结构建于下部地铁车辆段检修库之上,建筑功能为夹层车库和高层住宅。车辆段为大截面框架结构,上部住宅为剪力墙结构,上、下部结构之间设置隔震转换层。隔震转换层从下至上依次为箱形转换、隔震橡胶支座和转换厚板。隔震层以上结构高宽比较大,采用大直径支座布置降低支座拉应力。隔震层验算采用动力时程分析,各项指标从严控制。构件采用性能化设计。关键构件隔震转换层按罕遇地震设计,普通构件按设防烈度地震设计、罕遇地震复核。箱形转换设计考虑了支座偏心产生的附加弯矩。弹塑性时程分析结果表明,结构满足罕遇地震作用下变形要求。层间隔震技术适合在车辆段上盖项目中选用。

    2022年09期 v.52;No.573 132-138+103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1276K]
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  • 上海黄浦路106号历史保护建筑改造项目托换顶升隔震设计

    苏骏;周建龙;周健;吴江斌;刘健强;

    黄浦路106号历史保护建筑“红楼”为三层砖木结构,根据周边规划要求,需整体提升6m,底部增加一层。介绍了针对这些改造所采取的特殊应对措施及其设计方法,包括:采用桩基础整体托换主动保护方案,解决建筑局部倾斜的问题;整体顶升为增层提供条件,增层下设置隔震层,减小原砌体结构各层层间剪力,使其小于顶升前后砌体结构各层层间剪力以及小于原有砌体结构各层水平抗剪能力,从而实现改造同时提升历史保护建筑的整体受力和抗震性能的目标。

    2022年09期 v.52;No.573 139-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 1742K]
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