千米级摩天大楼结构设计关键技术研究PDF电子书下载

1摩天大楼建筑结构的发展概况 1

1.1国内外摩天大楼发展历程 1

1.2摩天大楼建筑结构体系 10

1.3千米级摩天大楼结构设计研究内容与目标 15

2千米级摩天大楼建筑方案与结构方案 17

2.1建筑方案 17

2.1.1设计理念 17

2.1.2建设场址的选择 17

2.1.3建筑方案比较 18

2.1.4建筑造型与竖向交通 20

2.1.5工程概况 20

2.1.6建筑的平面、剖面及功能划分 20

2.2结构方案 23

2.2.1结构体系 24

2.2.2基础 26

2.2.3地下室结构 27

2.2.4地上主体结构 28

2.2.5塔尖 38

3千米级摩天大楼结构设计 40

3.1设计依据 40

3.2材料 40

3.2.1混凝土 40

3.2.2钢筋 42

3.2.3混凝土保护层 42

3.2.4钢材 42

3.3荷载 43

3.3.1楼面荷载 43

3.3.2风荷载 44

3.3.3雪荷载 48

3.3.4地震作用 48

3.3.5荷载组合及折减 51

3.3.6验算要求 51

3.4位移与变形 52

3.4.1受弯构件的挠度限值 52

3.4.2水平变形限值 53

3.5场地条件和基础 53

3.5.1自然条件 53

3.5.2地基基础设计 54

3.6抗震性能目标 55

3.7建筑结构规则性检查 55

3.7.1高度及高宽比 55

3.7.2平面不规则 56

3.7.3竖向不规则 60

3.7.4超限情况总结 64

3.8整体性能弹性分析 65

3.8.1计算模型 65

3.8.2周期和振型 65

3.8.3结构质量分布 67

3.8.4层剪力和倾覆弯矩 68

3.8.5剪重比 71

3.8.6位移 71

3.8.7框架承担剪力 71

3.8.8弹性时程分析 74

3.8.9整体弹性分析主要结果汇总 77

3.9构件验算 78

3.9.1框架柱 78

3.9.2剪力墙 81

3.9.3支撑 90

3.10千米级摩天大楼耗能减震分析 97

3.10.1千米级摩天大楼减震方法 97

3.10.2千米级摩天大楼防屈曲支撑设计 97

4动力弹塑性时程分析 99

4.1计算分析方法 99

4.2计算分析模型的构建 99

4.3构件模型及材料本构关系 100

4.3.1构件单元选择 100

4.3.2材料本构关系选择 101

4.4地震波输入 103

4.5地震分析工况 104

4.6地震分析过程 104

4.7动力弹塑性分析结果 104

4.7.1基本频率分析 104

4.7.2重力加载分析 105

4.7.3罕遇地震弹塑性分析 109

4.7.4罕遇地震下主要结构构件的受力分析 111

4.8分析结论 124

5风洞数值模拟分析 125

5.1计算风工程 125

5.2稳态数值风洞分析 125

5.2.1千米级摩天大楼稳态数值风洞模拟基本参数 125

5.2.2千米级摩天大楼稳态数值风洞模拟工况 126

5.2.3风环境计算 128

5.3非稳态数值风洞技术 131

5.3.1技术简介 131

5.3.2技术创新 132

5.4千米级摩天大楼风振数值分析 134

5.4.1分析内容 134

5.4.2技术路线 134

5.4.3非稳态数值风洞模拟 134

5.4.4风振分析 138

5.4.5千米级摩天大楼气动弹性数值分析 141

5.5数值模拟与风洞试验结果比较 144

5.6结论 144

6风洞试验 146

6.1风气候分析 146

6.1.1设计平均风速 146

6.1.2设计平均风向 147

6.2刚性模型测压试验 149

6.2.1试验模型 149

6.2.2来流风条件 149

6.2.3试验方案 150

6.3风振分析 151

6.3.1计算模型 151

6.3.2风振响应分析方法 151

6.3.3顺风向风振分析 153

6.3.4横风向风振分析 160

6.4围护结构分析 164

6.5雷诺数效应 169

6.5.1雷诺数效应试验 169

6.5.2雷诺数效应试验结论 170

6.6气动弹性模型试验 171

6.6.1气弹模型设计与制作 171

6.6.2气弹模型风洞试验 173

6.6.3气弹模型风洞试验结论 174

6.7结论 175

7加强层及巨型支撑研究 176

7.1加强层概述 176

7.1.1加强层的定义与类型 176

7.1.2加强层的一般设计问题 177

7.1.3加强层抗震设计概念和原则 178

7.1.4加强层结构构件设计要求与构造措施 180

7.1.5千米级摩天大楼加强层的研究工作 181

7.2国内部分超高层建筑结构体系及支撑体系概述 182

7.2.1上海中心 182

7.2.2广州东塔 183

7.2.3上海环球金融中心 184

7.2.4天津高银117大厦 185

7.2.5深圳平安金融中心大厦 186

7.2.6中国尊 187

7.2.7小结 189

7.3千米级摩天大楼加强层方案比选 190

7.3.1加强层伸臂桁架布置方案 190

7.3.2周期比较 190

7.3.3侧向刚度（地震剪力与地震层间位移的比）比较 190

7.3.4楼层剪力及弯矩比较 192

7.3.5楼层位移及位移角比较 192

7.3.6伸臂对框架承担基底剪力的影响 194

7.3.7伸臂桁架对结构刚重比的影响 194

7.3.8结论 194

7.4巨型支撑布置方案分析对比 195

7.4.1方案介绍 195

7.4.2巨型支撑对结构周期及刚重比的影响 198

7.4.3巨型支撑对结构楼层侧向刚度比和层间受剪承载力比的影响 198

7.4.4巨型支撑对结构楼层剪力的影响 199

7.4.5巨型支撑对结构位移的影响 199

7.4.6巨型支撑对结构框架承担基底剪力的影响 200

7.4.7结论 201

8结构主要节点与外包钢板剪力墙研究 203

8.1钢管混凝土柱与钢梁、桁架以及支撑连接节点 203

8.1.1节点设计原则、要求及目标 203

8.1.2钢管混凝土柱与连接平台下人字形支撑连接节点 204

8.1.3钢管混凝土柱与柱间支撑、连接平台桁架连接节点 205

8.1.4钢管混凝土柱与两柱间支撑交汇处连接节点 205

8.1.5连接平台桁架与连接平台下人字撑连接节点 206

8.1.6巨型钢管混凝土柱与伸臂桁架连接节点 207

8.2外包钢板混凝土剪力墙研究 208

8.2.1钢板混凝土剪力墙的分类及性能 208

8.2.2外包钢板混凝土剪力墙在分析设计软件中实现 209

8.2.3外包钢板混凝土剪力墙YJK初步计算结果 209

8.2.4千米级摩天大楼外包钢板剪力墙钢板布置研究 210

8.2.5千米级摩天大楼外包钢板剪力墙多遇地震下承载力分析研究 212

8.2.6千米级摩天大楼外包钢板剪力墙设防地震下承载力分析研究 217

8.2.7千米级摩天大楼外包钢板剪力墙罕遇地震下承载力分析研究 223

9施工过程力学及混凝土收缩徐变模拟计算分析 229

9.1施工过程力学的概念 229

9.2施工过程力学计算与常规结构设计计算的比较 230

9.2.1几何形态的比较分析 230

9.2.2材料性质的比较分析 230

9.2.3结构体系刚度的比较分析 230

9.2.4结构稳定性的比较分析 231

9.2.5施工方法对结构内力重分布的影响 231

9.3高强高泵程混凝土徐变与收缩 231

9.3.1混凝土收缩徐变效应简述 231

9.3.2混凝土收缩效应模型间横向比对 233

9.3.3混凝土徐变效应模型间横向比对 234

9.3.4混凝土收缩徐变效应的模型间总体比对 237

9.3.5高强高泵程混凝土收缩徐变特点 239

9.3.6钢管混凝土的收缩徐变效应探讨 239

9.4高层结构施工过程的模拟计算 240

9.4.1荷载分层叠加法的分析原理及其优缺点 240

9.4.2施工阶段叠加法的分析原理及其优缺点 241

9.4.3施工过程中找平因素的考虑 241

9.4.4收缩徐变 242

9.4.5施工过程中的动态跟踪模拟 243

9.4.6塔楼施工的核心筒超前施工法 243

9.4.7分析软件 244

9.4.8施工模拟阶段划分 244

9.4.9施工阶段模拟过程 244

9.5千米塔施工过程数值分析 245

9.5.1计算模型 245

9.5.2计算假定 245

9.5.3分析方法 246

9.5.4分析内容 246

9.5.5楼层竖向位移的比较和分析 247

9.5.6竖向变形 248

9.5.7框筒内外相对竖向变形 248

9.5.8层间压缩量 248

9.5.9内力响应规律分析 249

9.5.10竖向变形 250

9.6千米塔混凝土收缩徐变效应影响分析 251

9.6.1竖向变形 251

9.6.2核心筒领先施工层数影响分析 251

9.6.3竖向变形 253

9.6.4框筒内外相对变形 253

9.7千米级摩天大楼结构变形预调控制 254

9.7.1变形预调分析方法 254

9.7.2变形预调分析结果 258

9.8千米级摩天大楼伸臂桁架安装时序分析与优化 259

9.8.1伸臂桁架连接工程实例 260

9.8.2伸臂桁架对结构侧向刚度影响分析 261

9.8.3伸臂桁架数量对侧向刚度影响 261

9.8.4未连接伸臂桁架时结构侧向刚度分析 262

9.8.5伸臂桁架附加内力发展规律及安装时序优化 262

9.8.6典型连接方案分析 263

9.8.7单个伸臂桁架附加内力发展规律 263

9.8.8伸臂桁架合理安装时序确定方法 263

9.9结论与改进 266

10温度效应分析 267

10.1竖向超长结构的温度效应 267

10.1.1计算温差和温差内力 267

10.1.2温度作用类型 268

10.1.3温度分析工况 269

10.2温度应力分析 269

10.2.1计算模型 269

10.2.2计算结果 269

10.3减少或者控制温度效应的具体对策 277

11地基基础研究 278

11.1基础埋深 278

11.2上部结构抗倾覆 282

11.3地基的稳定和滑移 283

11.3.1地基的稳定 283

11.3.2地基的滑移 284

11.4千米级地基基础方案 284

11.4.1地下室设计 284

11.4.2地基基础方案 286

11.4.3地基承载力 288

11.4.4地基沉降 288

11.5千米级基础埋深优化探讨 289

12外包钢板-混凝土组合剪力墙试验研究 291

12.1国内外研究应用现状 291

12.1.1外包钢板-混凝土组合剪力墙 291

12.1.2外包钢板-混凝土组合剪力墙不同连接构造 292

12.2多腔钢板-混凝土组合剪力墙试验研究 293

12.2.1试件设计 293

12.2.2材性试验 295

12.2.3加载方案 297

12.2.4测量方案 297

12.2.5试验现象 298

12.2.6试验结果分析 299

12.3外包钢板-混凝土组合剪力墙有限元参数分析 304

12.3.1分析参数的确定 304

12.3.2有限元模型建立 305

12.3.3参数分析结果 306

参考文献 314