超高层建筑关键构件与节点设计,很少见的总结哦!

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来源:结构设计 如有侵权请联系删除 1.1概念 ?关于结构整体高宽比的讨论: ?高度和高宽比是超高层结构设计的主要控制因素,也是决定结构刚度的重要指标。 ◆基底倾覆力矩与建筑高度的平方成正比 ◆建筑顶部侧移与建筑高度的四次方成正比,并按结构宽度的三次方递减 ?超高层结构由于占地和功能的限制,基底尺寸通常不会过大,一般为60~80m左右,因此,对于超过400m以上超高层,高宽比一般为7~9。

来源:结构设计

如有侵权请联系删除


1.1概念

?关于结构整体高宽比的讨论:

?高度和高宽比是超高层结构设计的主要控制因素,也是决定结构刚度的重要指标。

◆基底倾覆力矩与建筑高度的平方成正比

◆建筑顶部侧移与建筑高度的四次方成正比,并按结构宽度的三次方递减

?超高层结构由于占地和功能的限制,基底尺寸通常不会过大,一般为60~80m左右,因此,对于超过400m以上超高层,高宽比一般为7~9。

?高宽比直接与超高层结构的受力性态相关:

◆高宽比<4,剪切变形为主,类似框架结构受力性态

◆高宽比=4~6,弯剪变形

◆高宽比>6,弯曲变形为主,剪切变形引起的有害位移通常不足10%

?关于结构整体高宽比的讨论:

?当高宽比超过8时,通常外筒设计为巨型框架 或 巨型支撑框架(框筒),有效提高结构的抗侧刚度。

?当高宽比超过8时,横风向效应显著增强,在八度设防以下地区,风荷载通常成为控制因素。

?关于核心筒高宽比的讨论:

?核心筒高宽比的影响:

对于常规的框架-核心筒结构体系,核心筒承担着大部分剪力和倾覆力矩,故核心筒高宽比也是一个重要参考因素。但对于超高层而言,巨型框架、支撑框筒等高度更大的外框结构常常取代了一般框架,因此,核心筒的承担剪力和倾覆力矩比例会降低。

?核心筒面积比例:指核心筒的围合面积占楼面面积的比例,是另一个重要参考指标。

◆围合面积比例<20%,核心筒刚度偏弱,宜加强外框筒,采用支撑框筒或巨型结构

◆围合面积比例=20~30%,核心筒刚度适中

◆围合面积比例>30%,核心筒刚度较大,承担剪力和倾覆力矩比例大幅提高,应尤其注重核心筒的性能化设计及二道防线设计。

1.2 典型超高层建筑高宽比

伸臂桁架结构

2.1概念

?超高层建筑框架-核心筒结构体系,存在侧向刚度不足、核心筒倾覆力矩偏大的缺陷 。

?通过设置抗弯刚度较大的伸臂桁架,连接核心筒和外框架,可将周边柱的轴向刚度用来增加结构的抗倾覆力矩,显著提高结构的抗侧刚度,减小核心筒倾覆力矩。

2.2形式

?形式1:两点连接方式;

?形式2:单点上部连接方式;

?形式3:单点下部连接方式;

?形式4:单点中间连接方式。

?伸臂桁架结构形式比较

?采用SAP2000对各种伸臂桁架形式进行了极限承载力分析

?伸臂桁架结构形式比较

?伸臂桁架结构形式比较

2.3连接节点

?伸臂桁架与核心筒连接节点

?伸臂桁架与框架柱连接节点

?伸臂桁架与核心筒连接节点

◆方式1:伸臂桁架正方(工型),采用单板与墙体内钢骨连接。

◆方式2:伸臂桁架侧方(H型),采用双板在墙体内与钢骨连接。

?伸臂桁架与框架柱连接节点

◆方式1:伸臂桁架正方(工型),采用单板与柱体内钢骨连接。

◆方式2:伸臂桁架侧方(H型),采用双板与柱体内钢骨连接。

巨型框架柱设计

3.1概念

?巨型框架-核心筒结构中重要的受力构件;

?主要承担外筒重力荷载和倾覆弯矩;

?巨型柱的地位非常重要,对构件选型需要重点考虑。

?上海中心巨型柱受力情况:

竖向荷载分配:54%

底部剪力分配:57%

底部倾覆力矩分配:79%

3.2形式

?目前常用的两种构件形式:

◆1、SRC型钢混凝土柱。包括:上海中心、深圳平安、上海环球金融中心等;

◆2、CFT钢管混凝土柱。包括:天津117、台北101、深圳京基中心等。

?巨型钢管混凝土柱

3.3受力性态(上海中心为例)

?单工况作用下的轴力

?小震组合——通高小偏心受压

?中震震组合——1~2区为小偏压,3区为大偏压,4区为大偏拉,5~8区为小偏拉。

?大震组合——通高-小偏心受拉

322.png

3.4设计指标

?材料:C70~C50;Q345GJ~Q390GJ

?抗震等级:通高特一级

?抗震性能目标:中震弹性、大震不屈服

?轴压比限值:0.60 (1.2重力+1.3小震)

?钢骨含钢率:标准段不小于4%,节点区及上下各一层范围内不小于5%,并根据节点计算的需要调整。

?纵筋配筋率:标准段1.2%,节点区由于纵筋将被伸臂、环带桁架的杆件截断,取0.8%。 ?配箍率:不小于1.0%;

?剪压比:V <= 1/γRE(0.36*βc*fc*b*ho)

3.5 实例

?金茂大厦

2133.png

?台北101

?环球金融中心

?连接节点

?上海中心

?8层巨型框架+6道伸臂+核心筒体系

?巨型框架:8根巨柱+8道环带桁架

?方案一:九肢格构式钢骨

◆九肢型钢分散布置,需通过缀板连接以协调抗力。但型钢肢数越多,传力越不直接,各肢协同工作的难度越大。

◆伸臂只和中间三肢型钢直接连接,需要通过大量的缀板连接后才能把力传递给其他六肢,传力途径不直接。

◆型钢间联系很弱,依靠缀板传力在节点区应力集中处,易产生纵向劈裂破坏和剪切破坏。

◆抗震性能不好。

?方案二:‘王’字形实腹式钢骨

◆可有效解决协同抗力和剪切破坏两个关键问题。

◆钢骨内部形成约束混凝土,提高巨型柱的抗压能力和延性。

◆在节点区域与伸臂和环带桁架的连接较方便,伸臂和环带的力可直传递给整个钢骨。

◆钢骨可在工厂焊接完成,现场可整体吊装,减少了现场焊接量。

?钢骨与伸臂的连接

?承载力验算

采用纤维单元法得到SRC巨型柱的空间屈服曲面。将巨型柱的内力状态和空间屈服曲面绘制在同一内力坐标下,进行比较,当荷载对应的空间点落在空间屈服曲面内时,则可以判定该构件满足承载力要求。

?延性分析

211.png

?钢骨吊装

633.png


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全部评论
  • 加倍努力
    加倍努力 2020年03月06日 12:27:42 2楼

    很好的总结资料,学习了。

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  • 每天开心happy
    每天开心happy 2020年03月06日 13:32:13 3楼

    很不错的总结资料,学习了

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  • 寻星星
    寻星星 2020年03月06日 16:00:47 4楼

    很好的总结资料,学习了。

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  • 天涯居士
    天涯居士 2020年03月10日 08:02:36 5楼

    超高层结构由于占地和功能的限制,基底尺寸通常不会过大,一般为60~80m左右,因此,对于超过400m以上超高层,高宽比一般为7~9。

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  • lyy2010lyy
    lyy2010lyy 2020年03月11日 13:29:10 6楼

    很好的总结资料,学习了。

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  • anbanshangderou
    anbanshangderou 2020年03月12日 11:38:46 7楼

    感謝樓主分亯好資料!

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  • lyy2010lyy
    lyy2010lyy 2020年03月13日 12:17:01 8楼

    很好的总结资料,学习了。

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  • xingye8860
    xingye8860 2020年03月16日 08:34:17 9楼

    基底尺寸通常不会过大

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  • 清风疏竹
    清风疏竹 2020年03月31日 11:42:02 12楼

    总结的太好了,值得收藏,对结构2设计帮助很大,顶起!感谢楼主无私奉献

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  • xiahongy53
    xiahongy53 2020年06月30日 08:36:03 13楼

    这个总结确实好!希望有机会也实践一把!

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