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2025年 第40卷 第7期
2025, 40(7): 1-7.
doi: 10.13206/j.gjgS25031301
摘要
PDF (2507KB)
摘要:
荣耀之环项目为直径150 m、圆环宽度14~15 m、最大弧线跨度135 m、高度8.6 m的圆环形大跨连体建筑，支承在4栋46.8 m高的塔楼上。圆环沿内环布置倒三角形空间钢桁架，楼屋面均为单侧大跨悬挑结构，外环立面无结构构件。结构设计采用圆环与塔楼整体计算模型，进行了弹性分析及弹塑性时程分析，补充了关键构件抗震性能化分析和多项专项分析，评估了行波效应影响，保证了可靠的结构受力性能。通过钢结构深化制作过程中的设计优化、对施工吊装方案的复核，确保了项目如期顺利建成。设计阶段考虑了结构舒适度和结构全过程健康监测，保障了项目品质。
荣耀之环项目为直径150 m、圆环宽度14~15 m、最大弧线跨度135 m、高度8.6 m的圆环形大跨连体建筑，支承在4栋46.8 m高的塔楼上。圆环沿内环布置倒三角形空间钢桁架，楼屋面均为单侧大跨悬挑结构，外环立面无结构构件。结构设计采用圆环与塔楼整体计算模型，进行了弹性分析及弹塑性时程分析，补充了关键构件抗震性能化分析和多项专项分析，评估了行波效应影响，保证了可靠的结构受力性能。通过钢结构深化制作过程中的设计优化、对施工吊装方案的复核，确保了项目如期顺利建成。设计阶段考虑了结构舒适度和结构全过程健康监测，保障了项目品质。
2025, 40(7): 8-15.
doi: 10.13206/j.gjgS24090602
摘要:
某学校图书馆是一座地上两层、平面呈正方形的曲面空间钢结构建筑。主体结构为双向正交的8榀主桁架钢结构，主桁架两层通高，与建筑曲面一体化布置。介绍了主体钢结构的方案布置以及结构的特点和设计难点。通过对结构整体分析，得到大跨钢结构的动力特性和控制工况，结构的水平位移、竖向变形和构件强度满足相关规范要求。对主体钢结构进行了屈曲分析，得到了全过程荷载-位移曲线，结果表明其稳定安全系数较高，有足够的稳定承载能力。采用拆除构件法对主体钢结构进行了抗连续倒塌分析，结果表明其具有较强的抗连续倒塌能力，不会因局部杆件失效导致连续倒塌。本结构悬挑及跨度均较大，通过合理设置调谐质量阻尼器（TMD）减振措施，可明显减小楼面加速度峰值，满足了舒适度指标。最后介绍了钢结构的典型节点设计，并采用有限元进行分析，验证了节点设计是安全可靠的。
某学校图书馆是一座地上两层、平面呈正方形的曲面空间钢结构建筑。主体结构为双向正交的8榀主桁架钢结构，主桁架两层通高，与建筑曲面一体化布置。介绍了主体钢结构的方案布置以及结构的特点和设计难点。通过对结构整体分析，得到大跨钢结构的动力特性和控制工况，结构的水平位移、竖向变形和构件强度满足相关规范要求。对主体钢结构进行了屈曲分析，得到了全过程荷载-位移曲线，结果表明其稳定安全系数较高，有足够的稳定承载能力。采用拆除构件法对主体钢结构进行了抗连续倒塌分析，结果表明其具有较强的抗连续倒塌能力，不会因局部杆件失效导致连续倒塌。本结构悬挑及跨度均较大，通过合理设置调谐质量阻尼器（TMD）减振措施，可明显减小楼面加速度峰值，满足了舒适度指标。最后介绍了钢结构的典型节点设计，并采用有限元进行分析，验证了节点设计是安全可靠的。
2025, 40(7): 16-24.
doi: 10.13206/j.gjgSS24041501
摘要:
香港城市大学（东莞）图书馆主体建筑形态仅有位于两端部的交通盒落地，主要功能楼层除交通盒下部镂空，形成“飞翔”创意姿态。为实现建筑与结构的统一，创新性采用双核心筒托举支承+外置跨层桁架连体+屋顶次桁架悬挂楼面结构体系。由于连体楼层平面为L形，且核心筒位置分立两个端部，使建筑沿竖向质心与刚心偏心很大，抗倾覆设计成为重点问题；外置式跨层桁架因适应立面效果形成折面桁架，使桁架在竖向力作用下产生水平分力，给跨层桁架设计增加难度；悬挂多层楼面的悬挂体系的内力设计及节点构造与施工安装方案关系密切，合理地考虑施工顺序的影响方能确保体系的经济合理。通过对多个不利倾覆荷载组合分析、抗倾覆能力包络以及相应构造的加强来提高建筑整体的抗倾覆能力。对跨层桁架的受力模式展开分析，结果表明：连接两筒体的跨层桁架由于与筒体的连接不直接，连接刚度不足，更接近于简支桁架而非悬臂桁架。因此，顶部楼层在平面折角位置的受力复杂，杆件布置及节点构造需适当加强；跨层桁架立面折角区域因水平分力影响产生较大弯矩，构件的面外抗弯能力及与楼面的连接节点需适应性调整。针对悬挂多层楼面体系，考虑施工过程分析，并根据钢拉杆重力荷载组合下的内力进行长度下料，同时对钢拉杆与楼层特殊连接节点展开有限元分析及节点试验，分析及试验结果表明，该特殊连接节点的受力性能可以满足设计需求。
香港城市大学（东莞）图书馆主体建筑形态仅有位于两端部的交通盒落地，主要功能楼层除交通盒下部镂空，形成“飞翔”创意姿态。为实现建筑与结构的统一，创新性采用双核心筒托举支承+外置跨层桁架连体+屋顶次桁架悬挂楼面结构体系。由于连体楼层平面为L形，且核心筒位置分立两个端部，使建筑沿竖向质心与刚心偏心很大，抗倾覆设计成为重点问题；外置式跨层桁架因适应立面效果形成折面桁架，使桁架在竖向力作用下产生水平分力，给跨层桁架设计增加难度；悬挂多层楼面的悬挂体系的内力设计及节点构造与施工安装方案关系密切，合理地考虑施工顺序的影响方能确保体系的经济合理。通过对多个不利倾覆荷载组合分析、抗倾覆能力包络以及相应构造的加强来提高建筑整体的抗倾覆能力。对跨层桁架的受力模式展开分析，结果表明：连接两筒体的跨层桁架由于与筒体的连接不直接，连接刚度不足，更接近于简支桁架而非悬臂桁架。因此，顶部楼层在平面折角位置的受力复杂，杆件布置及节点构造需适当加强；跨层桁架立面折角区域因水平分力影响产生较大弯矩，构件的面外抗弯能力及与楼面的连接节点需适应性调整。针对悬挂多层楼面体系，考虑施工过程分析，并根据钢拉杆重力荷载组合下的内力进行长度下料，同时对钢拉杆与楼层特殊连接节点展开有限元分析及节点试验，分析及试验结果表明，该特殊连接节点的受力性能可以满足设计需求。
2025, 40(7): 25-35.
doi: 10.13206/j.gjgSS23121301
摘要:
东昌书院文化馆位于聊城市东昌府区，为地下1层、地上4层的钢结构建筑。由于建筑立面造型的需要，该建筑存在各种尺寸的悬挑（1~11.30 m），并且存在结构超长、温度作用不可忽略、部分楼层开洞较大、楼板有效宽度过小、局部存在跃层柱等设计难点，给结构设计带来较大挑战。针对较大悬挑，根据不同悬挑长度，选用不同结构方案进行试算，从经济性、安全性、适用性不同方面进行对比，最终有针对性地分别采用了挑梁、悬挑桁架、吊柱等技术措施来解决结构中存在的不同尺寸的悬挑问题。针对结构超长等问题，论证了采用混凝土楼板的钢结构房屋在平面尺寸较大时进行楼板温度应力分析的必要性，根据温度应力分析结果找出楼板薄弱部位并进行加强，并给出了减小楼板温度应力的措施。对结构进行抗震性能化设计，将跃层柱及为解决悬挑问题设置的吊柱设定为关键构件，抗震设防水准为多遇地震及设防地震保持弹性，罕遇地震不屈服，采用反应谱计算和罕遇地震弹塑性时程分析进行验算保证其设防地震及罕遇地震下的抗震性能，并验算了整体结构罕遇地震下的损伤及弹塑性位移角。结果表明：单纯通过提高悬挑构件的截面尺寸可以提高悬挑结构的承载能力，但提升有限，且过大的截面不仅不经济，还严重影响建筑净高，采取改变传力路径、设置悬挑桁架、吊柱的方法可有效提高悬挑结构的承载力，并且降低了构件的截面尺寸，提高了经济性；采用混凝土楼面的钢结构房屋，当建筑平面尺寸较大时，一层顶楼板开洞附近存在超过混凝土抗拉强度标准值的温度应力，应进行配筋加强并采取措施减小温度应力；结构中关键构件在设防地震以及罕遇地震下可以实现设定的性能目标，结构整体在罕遇地震下损伤较轻，弹塑性位移角小于GB/T 50011—2010《建筑抗震设计标准》限值。
东昌书院文化馆位于聊城市东昌府区，为地下1层、地上4层的钢结构建筑。由于建筑立面造型的需要，该建筑存在各种尺寸的悬挑（1~11.30 m），并且存在结构超长、温度作用不可忽略、部分楼层开洞较大、楼板有效宽度过小、局部存在跃层柱等设计难点，给结构设计带来较大挑战。针对较大悬挑，根据不同悬挑长度，选用不同结构方案进行试算，从经济性、安全性、适用性不同方面进行对比，最终有针对性地分别采用了挑梁、悬挑桁架、吊柱等技术措施来解决结构中存在的不同尺寸的悬挑问题。针对结构超长等问题，论证了采用混凝土楼板的钢结构房屋在平面尺寸较大时进行楼板温度应力分析的必要性，根据温度应力分析结果找出楼板薄弱部位并进行加强，并给出了减小楼板温度应力的措施。对结构进行抗震性能化设计，将跃层柱及为解决悬挑问题设置的吊柱设定为关键构件，抗震设防水准为多遇地震及设防地震保持弹性，罕遇地震不屈服，采用反应谱计算和罕遇地震弹塑性时程分析进行验算保证其设防地震及罕遇地震下的抗震性能，并验算了整体结构罕遇地震下的损伤及弹塑性位移角。结果表明：单纯通过提高悬挑构件的截面尺寸可以提高悬挑结构的承载能力，但提升有限，且过大的截面不仅不经济，还严重影响建筑净高，采取改变传力路径、设置悬挑桁架、吊柱的方法可有效提高悬挑结构的承载力，并且降低了构件的截面尺寸，提高了经济性；采用混凝土楼面的钢结构房屋，当建筑平面尺寸较大时，一层顶楼板开洞附近存在超过混凝土抗拉强度标准值的温度应力，应进行配筋加强并采取措施减小温度应力；结构中关键构件在设防地震以及罕遇地震下可以实现设定的性能目标，结构整体在罕遇地震下损伤较轻，弹塑性位移角小于GB/T 50011—2010《建筑抗震设计标准》限值。
2025, 40(7): 36-49.
doi: 10.13206/j.gjgS25011301
摘要:
为研究中美规范在钢框架-支撑筒结构设计上的差异，以北京某160.8 m的钢框架-支撑筒结构实际工程为例，分别按中美规范及相应设计习惯进行结构设计，并比较了中美规范设计模型间结构整体指标、材料用量、抗地震倒塌性能等方面的差异。结果表明：在相同的计算参数下，中美规范设计模型间结构刚度和结构整体指标相对接近；中美规范关于钢框架-支撑筒结构抗震二道防线设计的内力调整和实现方法均有较大差异，导致构件截面设计存在差异；中美规范设计模型间材料用量的分布不同，按中国规范设计模型的梁和支撑材料用量较多、柱材料用量较少，总体材料用量高4%；中国规范设计模型的抗倒塌安全储备系数约低于美国规范设计模型的7.5%。
为研究中美规范在钢框架-支撑筒结构设计上的差异，以北京某160.8 m的钢框架-支撑筒结构实际工程为例，分别按中美规范及相应设计习惯进行结构设计，并比较了中美规范设计模型间结构整体指标、材料用量、抗地震倒塌性能等方面的差异。结果表明：在相同的计算参数下，中美规范设计模型间结构刚度和结构整体指标相对接近；中美规范关于钢框架-支撑筒结构抗震二道防线设计的内力调整和实现方法均有较大差异，导致构件截面设计存在差异；中美规范设计模型间材料用量的分布不同，按中国规范设计模型的梁和支撑材料用量较多、柱材料用量较少，总体材料用量高4%；中国规范设计模型的抗倒塌安全储备系数约低于美国规范设计模型的7.5%。
2025, 40(7): 50-55.
doi: 10.13206/j.gjgS25021804
摘要:
丽江三义国际机场扩建T3航站楼工程因场地条件及屋盖方案造型特点给结构设计带来了诸多难题。首先，场地属于高烈度区（8度0.3g），且距离发震断裂带较近，结构抗震难度大；同时由于场地内坡度大，高区开挖、低区回填，加大了基础设计难度；屋盖多组连续侧天窗设计导致结构整体性较差。为此，对中心区采用基础摩擦摆隔震技术，使地震作用降低近70%，大幅度降低了地震能量的输入，提高了结构的整体抗震性能；对指廊区采用屋盖减震技术，提高了单跨结构的抗震延性；采用长短桩相结合变调平设计应对不均匀地基。有限元数值计算分析表明，最大沉降值为35 mm，差异沉降0.47%L（L为基础跨度）。表明采用交叉式立体桁架+平面桁架的屋盖方案解决屋盖承载需求的同时更好地适应了建筑造型及功能需求。
丽江三义国际机场扩建T3航站楼工程因场地条件及屋盖方案造型特点给结构设计带来了诸多难题。首先，场地属于高烈度区（8度0.3g），且距离发震断裂带较近，结构抗震难度大；同时由于场地内坡度大，高区开挖、低区回填，加大了基础设计难度；屋盖多组连续侧天窗设计导致结构整体性较差。为此，对中心区采用基础摩擦摆隔震技术，使地震作用降低近70%，大幅度降低了地震能量的输入，提高了结构的整体抗震性能；对指廊区采用屋盖减震技术，提高了单跨结构的抗震延性；采用长短桩相结合变调平设计应对不均匀地基。有限元数值计算分析表明，最大沉降值为35 mm，差异沉降0.47%L（L为基础跨度）。表明采用交叉式立体桁架+平面桁架的屋盖方案解决屋盖承载需求的同时更好地适应了建筑造型及功能需求。
2025, 40(7): 56-65.
doi: 10.13206/j.gjgS25021803
摘要:
工程主体结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，悬挑连体部分采用双向钢桁架吊挂下方4层钢结构框架的结构方案，钢桁架与主楼的混凝土核心筒刚性连接。由于此工程存在扭转不规则、刚度突变（同时尺寸突变）、构件间断、承载力突变等不规则项，因此工程采用性能化的抗震设计方法，按多个程序校核计算并进行了动力弹塑性分析，对结构设计提出了详细的设计措施，如控制关键构件应力比、增加下弦面内刚度，提高连体及与连体相连构件抗震等级、桁架与主体结构采用刚性连接等。对连体结构的竖向地震响应、两侧楼板应力、舒适度、节点应力以及施工模拟分析等方面进行深入研究，使其能够实现预设的抗震性能目标，保证了整体建筑的安全可靠。
工程主体结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，悬挑连体部分采用双向钢桁架吊挂下方4层钢结构框架的结构方案，钢桁架与主楼的混凝土核心筒刚性连接。由于此工程存在扭转不规则、刚度突变（同时尺寸突变）、构件间断、承载力突变等不规则项，因此工程采用性能化的抗震设计方法，按多个程序校核计算并进行了动力弹塑性分析，对结构设计提出了详细的设计措施，如控制关键构件应力比、增加下弦面内刚度，提高连体及与连体相连构件抗震等级、桁架与主体结构采用刚性连接等。对连体结构的竖向地震响应、两侧楼板应力、舒适度、节点应力以及施工模拟分析等方面进行深入研究，使其能够实现预设的抗震性能目标，保证了整体建筑的安全可靠。
2025, 40(7): 66-70.
doi: 10.13206/j.gjgS25061620
摘要:
钢材的强屈比越大，框架梁抗侧变形的延性系数就越大。因强屈比越大，框架梁进入塑性屈服的区段越长，累计塑性变形越大。理想弹塑性材料即使最大应变达到钢材强化应变的2倍，其延性系数也不超过1.5。从上述结论反推，为整体结构提供延性的钢梁必然发生局部屈曲。局部屈曲是提供延性的手段，但须以屈曲后承载力不退化或退化不大于15%为标准。钢材强屈比不满足要求时，可采用梁端扩大翼缘宽度或加贴补强板来增加进入塑性变形的梁段长度以提高延性。基于性能的抗震设计采用弹塑性分析评估抗震性能，允许最大应变与强化模量取值密切相关，应注意弹塑性分析未能考虑局部屈曲和梁端部加强带来的不准确性。
钢材的强屈比越大，框架梁抗侧变形的延性系数就越大。因强屈比越大，框架梁进入塑性屈服的区段越长，累计塑性变形越大。理想弹塑性材料即使最大应变达到钢材强化应变的2倍，其延性系数也不超过1.5。从上述结论反推，为整体结构提供延性的钢梁必然发生局部屈曲。局部屈曲是提供延性的手段，但须以屈曲后承载力不退化或退化不大于15%为标准。钢材强屈比不满足要求时，可采用梁端扩大翼缘宽度或加贴补强板来增加进入塑性变形的梁段长度以提高延性。基于性能的抗震设计采用弹塑性分析评估抗震性能，允许最大应变与强化模量取值密切相关，应注意弹塑性分析未能考虑局部屈曲和梁端部加强带来的不准确性。
