带状桁架的发展
初步设计时带状桁架为单层带状桁架,上海中心初步设计时也为单层,由于为圆形平面存在扭矩,审查时改为空间双层带状桁架。
时间: 2009.10.14
地点:北京建研院抗震所
专家提出:巨型桁架应做成空间桁架,形成巨型结构。角部钢梁尽可能也作成空间桁架,与巨型桁架共同形成封闭的环形空间桁架。
与专家协调角部桁架进行加宽处理,宽度1500mm做单层带状桁架。
北京专家建议在1、3区伸臂层巨柱内侧增加辅助桁架,顶部95、110层增设角部桁架,使带状桁架环通。以上意见对建筑、机电设计影响巨大,TT表示从结构专业考虑,没有必要设置以上桁架,KPF表示机电布置无法协调,也不同意此做法。
巨型斜撑的发展
平安金融中心初步设计时未设置巨型斜撑,上海中心未设置巨型斜撑,由于上海中心巨柱不断倾斜,其巨型框架承担剪力1大于基地剪力的10%,金融中心由于中部为保持标准层相同,巨柱垂直因为巨型框架承担的剪力较小,专家提出巨型框架承担的剪力要大于10%,为改善巨型框架承担的剪力增加巨型斜撑。
时间: 2009.12.02
地点:北京建研院
增加巨型斜撑后,巨型框架承担的剪力相应增加约20%以上。
超限情况及超限高层建筑抗震设防专项审查
结构设计原则及相应措施
筒体设计
混凝土强度等级小于等于C60。底部加强区采用钢板混凝土剪力墙、上部型钢混凝土剪力墙。筒体角部及剪力墙相交出全高设置型钢。中震弹性设计。大震受剪弹性。部分连梁设置型钢。轴压比小于等于0.5。
巨型柱设计
混凝土强度等级小于等于C70。采用型钢混凝土巨型柱。型钢含钢率大于等于4%。纵筋配筋率大于等于1.2%。箍筋体积配箍率大于等于1.0%。中震弹性设计。轴压比小于等于0.65。
伸臂桁架设计
伸臂桁架贯穿筒体。伸臂桁架设计不考虑楼板的贡献。伸臂桁架与筒体连接在主楼施工完成后再连接,释放附加应力。中震不屈服设计。
空间带状桁架设计
带状桁架采用空间带状桁架。考虑竖向地震。中震弹性设计。桁架上、下弦杆、腹杆地震作用效应放大1.5倍。杆件应力比小于等于0.85。带状桁架设计不靠虑巨型斜撑的作用。
巨型斜撑设计
中震弹性设计。地震作用效应放大1.3倍。杆件应力比小于等于0.85。考虑模拟施工、混凝土收缩、徐变对其的影响。
在50年风力作用下,以结构顶点位移为衡量标准
每次仅去除抗侧力体系的一个组成部分
采用刚性楼盖假定
各模型的刚度变化皆为与初始模型相比
结构抗侧性能分析
结构分析主要结果
地震作用下结构性能
剪重比
剪重比不应小于规范规定最小剪力系数的0.85%(1.02),小于规范规定的楼层不宜过多。
型钢混凝土巨型柱
结构构件设计与验算
型钢混凝土巨型柱柱脚设计
巨型柱是巨型结构中的最关键构件,目前已建与在建的巨型柱有型钢混混凝土与钢管混凝土巨型柱。上海中心、平安金融中心采用的是型钢混凝土巨型柱,天津117、东塔采用的是钢管混凝土巨型柱。
平安金融中心对采用何种柱进行了一系列的讨论,对采用何种形式的巨型柱有不同的观点与看法
型钢混凝土剪力墙
巨型结构设计
1、采用高强度钢材减少用钢量及工作量
2、将厚板螺栓连接改为焊接
3、将杆件通过连接板连接改为直接连接
4、精细设计减少不必要的杆件
1、楼面钢梁32种,每种型号钢梁应力比在0.9~0.98之间。
2、楼面钢梁500高的截面共5种。
3、楼面钢梁600高的截面共6种。
4、楼面钢梁700高的截面共6种。
为了增加楼层的净高,采用了尽量加宽钢梁,而不
增加梁高的方法。最大限度的满足了净空的要求。
采用组合梁的设计方法,将钢梁的应力比用到了极限,优化23%的楼面钢梁用钢量。
节点设计讨论
8.1、节点种类
a.形式一(垂直板贯通)
b.形式二 (水平板贯通)
c.形式三 (铸钢节点)
8.2、节点计算分析
a.应力分析
b.内隔板补充分析
应力分析–节点选取与建模原则
(1)考虑到边界条件、荷载施加等的合理性,取巨柱—周边桁架节点类(区域)作为有限元分析对象,按照实际设计真实建模;
(2)钢的本构关系为两折线模型,采用实测屈服强度值。混凝土采用弹塑性损伤模型, 该模型能够考虑混凝土材料拉压强度差异、刚度及强度退化以及拉压循环裂缝闭合呈现的刚度恢复等性质。
(3)由于带状桁架及X型支撑各杆件截断了部分巨柱外围钢筋,故偏安全的假设在节点区没有钢筋贡献。钢骨嵌入混凝土中。
(4)考虑到节点各部(构)件间等强连接,有限元建模时未考虑焊缝、螺栓等细部构造处理;
在选择了合理的钢材和混凝土的本构关系模型的基础上,利用通用有限元软件ABAQUS对带状桁架节点性能进行了研究,研究结果表明:
通过合理的加劲肋的设置,平安金融中心带状桁架-巨柱节点在中震作用下,节点区应力未达到屈服,带状桁架与巨柱也未屈服。大震作用下,部分构件进入屈服状态,但范围较小,且节点区承载力高于杆件。因此,节点设计符合抗震设防目标。
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来源:结构工程
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