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雕工结构

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广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得 best易  

2010-11-27 11:42:54|  分类: 结构 |  标签: |举报 |字号 订阅

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广东兴业国际仓储科研主楼是比较有特点的一个结构。
   本工程总建筑面积约10万m2,建筑立面类似立放的巨型玉璧,外径146.6米,内径47米,高138米,地面以上33层。建筑效果图如下图所示:

广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得   best易 - 会挽雕弓 - 会挽雕弓
 
    该建筑造型使两端各22米范围内的竖向构件及中间圆洞上部结构的竖向构件均不能直接落地,造成竖向构件不连续。配合建筑的立面造型及平面使用功能,采用钢+混凝土混合结构。利用楼、电梯间设置两个落地的钢筋混凝土筒体,利用建筑外侧的网状立面设置两榀方钢管混凝土柱+钢斜撑构成的斜撑+框架结构,除承担竖向荷载外也可承担水平荷载。于立面大圆洞上部每6.3米设置一榀跨越26~28三层的转换桁架,在两端各悬挑22米的范围内各设置两榀跨越13~18六层的转换桁架,将上部荷载传递至外斜撑+框架结构;同时,设置4榀跨越10~12三层的核心筒外伸刚臂,以提高抗侧刚度。结构如下图所示:
                              
广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得   best易 - 会挽雕弓 - 会挽雕弓
 
重要构件示意
广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得   best易 - 会挽雕弓 - 会挽雕弓
 
结构总体模型
    本结构设计的关键问题:
第一、竖向荷载的传递。在竖向荷载下外围大钢框架的的轴力如下图所示:可以看到上部荷载是如何绕过中间的大圆的。
广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得   best易 - 会挽雕弓 - 会挽雕弓
 


最大压力34698.82 KN,最大拉力12417.62KN
第二、施工模拟。不同的施工模拟会使结构的受力跟一次性加载有很大不同。但是结构在一次性加载下的受力最是合理。所以我们设计的施工过程是尽量和一次性加载相同,并且解决一些因为一次性加载引起的一些其他不利于结构的问题。 施工模拟的轴力图;
               
广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得   best易 - 会挽雕弓 - 会挽雕弓
 
                                        
最大压力35028.66 KN,最大拉力10578.49KN
第三、竖向荷载下剪力墙会受比较大的剪力。下图是一次性加载下两个核心筒的剪力分布情况:
                 
广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得   best易 - 会挽雕弓 - 会挽雕弓
 

一次性加载下外框架和左右核心筒X方向剪力分布

通过施工模拟可以减少剪力墙在竖向荷载下所受剪力:
                      
广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得   best易 - 会挽雕弓 - 会挽雕弓
 
第四、楼板的应力也是个很大的问题,中间问题太多,在这里不赘述了。
第五、计算长度的确定。由于本工程的杆件的计算长度不满足规范的假定。所以采用sap2000进行bucking分析反算计算长度。然后取一个保守的值。下面是sap2000分析的模型:

第六、节点分析:
  
广东兴业国际仓储科研主楼的设计心得   best易 - 会挽雕弓 - 会挽雕弓
 


   钢材采用金属弹塑性硬化材料,硬化斜率取初始弹性模量1%。初时屈服应力取345MPa,极限应力取470MPa。
由于本节点区的混凝土基本上处于三向受压状态,故采用修正的Drucker-Prager模型。本模型主要应用于高围压下的岩石、混凝土。与经典的Drucker-Prager模型相比,修正的Drucker-Prager模型在偏平面上不是圆形,非圆形的屈服面可以更真实地反映三轴拉伸和压缩屈服强度,偏面上的塑性流动以及不同的摩擦角和剪涨角。本分析的参数选取如下:
1)摩擦角45度。
2)剪涨角38度。
3)偏平面上ρt/ρc=0.8
核心混凝土采用8节点线性减缩积分单元进行有限元网格离散,钢管则采用4节点线性减缩积分壳单元加以网格离散。混凝土和钢管壁之间采用接触单元进行模拟,法向接触为硬接触,切向取库伦摩擦,摩擦系数取0.3。钢管的内环则嵌入到混凝土之中。下面是我个人觉得很有用的判别准则,供大家参考:
1)在设计荷载作用下,节点区钢材Mises应力不超过钢材设计强度265MPa的1.1倍。
2)当斜撑全截面应力达到钢材屈服强度345MPa时,混凝土的塑性应变应小于7.9x10-4(此应变为单轴混凝土峰值压应力下的塑性应变),保证混凝土没有压碎。
3)满足“强节点弱构件”要求。
结论肯定是满足的。这个就不多说了。

第七、弹塑性分析:
    采用perform-3d+自编转换程序进行分析。perform-3d的整体模型如下。因为全都是斜撑,所以要用弹性楼板,这个在perform-3d中很麻烦。过中滋味做过的朋友自有感受。结果就没有什么好说的。肯定ok的。
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