摘要：常规设计中,上部结构和地基基础一般分开考虑,上部结构设计时,不考虑地基基础的变形,上部结构的支座假定为铰接或固接;地基基础设计时,不考虑上部结构的刚度,仅将支座反力作用于基础之上。但对于复杂的结构,若不考虑二者的协同变形作用,可能会导致结构存在安全隐患。以超长自由曲面预应力混凝土薄壳结构——第十届中国花卉博览会世纪馆为例,详细分析了考虑地基基础协同变形的一体化分析方法。结果表明:考虑地基基础协同变形的一体化分析方法,对于结构设计更加合理;温度作用下,不考虑地基基础协同变形,结构设计偏保守;与实测数据相比,考虑地基基础变形后,壳体竖向位移的理论计算值与实际监测值吻合更好;考虑地基基础协同变形一体化分析时,需合理确定桩刚度。

摘要：为满足建筑效果与受力性能需要,第十届中国花卉博览会世纪馆采用变截面铸钢柱脚。结合铸钢件的受力特点初步设计铸钢件的截面尺寸,并采用有限元软件ABAQUS,基于不同截面、轴力及柱高的有限元模型,对柱的抗侧刚度进行参数化分析。结果表明:柱脚在设计荷载下满足承载力要求;柱的轴力通过压力和剪力传递至铸钢颈部,按悬臂板计算顶部托盘的厚度过大;柱脚底板下的压应力并非均匀分布,局压面积取底板面积将高估局压承载力,采用均布反力假定确定的柱脚底板厚度过于保守;钢柱的抗侧刚度介于铰接与刚接之间;变截面简化模型的抗侧刚度与有限元结果吻合,在整体模型中钢柱采用该简化模型可较好地反映柱脚节点的连接形式。

摘要：以超长自由曲面预应力混凝土薄壳结构——第十届中国花卉博览会世纪馆为例,为进一步明确薄壳结构的极限承载力及破坏过程,建立了混凝土薄壳模型并进行弹塑性全过程分析。采用ABAQUS提供的隐式动力算法对壳体结构进行拟静力分析,该算法不仅具有较好的收敛性,且不存在显示动力算法的累积误差问题,兼具精度和效率。结果表明:壳体破坏过程为悬挑区先发生破坏,进而柱间混凝土产生较大的受压损伤,最终东侧壳体中部区域发生破坏,结构的极限承载力能满足规范要求。此外对世纪馆结构进行参数分析,讨论了矢跨比、混凝土强度等级、壳体厚度、预应力大小以及配筋率对极限承载力的影响,结果表明上述参数中,矢跨比的影响较为明显,而壳体配筋率对壳体极限承载力的影响不显著。

摘要：世纪馆是第十届中国花卉博览会的标志性建筑,形如一只蝴蝶,东西向长度约280m,南北向长度约115m,壳体厚度250mm,整个壳体支撑在剪力墙和长细摇摆柱之上,是目前国内较大的自由曲面混凝土薄壳结构。详细介绍了世纪馆的设计重点、难点:1)对于自由曲面的找形,采用了基于薄膜原理的数值逆吊找形方法;2)通过施加间接预应力,为壳体的自由边界提供约束;3)在世纪馆中间通道处设置钢-混凝土组合张弦桁架,从而减小基底水平反力;4)考虑地基基础协同变形的一体化分析方法,可以对桩基进行更合理的布置,进而评估基础变形对上部壳体的影响;5)对于预应力薄壳结构,需有合理的施工顺序,以减少施工过程对结构产生的影响;6)对于自由曲面壳体的建造,施工模板定位采用BIM建模,钢筋布置采用正交和径向布置相结合。分析表明,世纪馆结构是安全、经济、合理的。

摘要：第十届中国花卉博览会世纪馆大跨度旋转楼梯累计旋转角度1 080°,最大悬挑尺寸为9.8m。为满足建筑对楼梯形态的要求,整个旋转楼梯结构采用以内梯梁为支撑的单边悬挑结构体系。以SAP2000建立简化分析模型,并对不同边界条件进行对比分析。结果表明采用边界铰接模型可以大幅降低梯梁的应力比,而竖向位移并未显著增大。采用三向人行激励荷载对旋转楼梯舒适度问题进行分析,由于其复杂的空间螺旋特性,人行激励下存在较大的竖向和横向加速度,未能满足规范要求,需采用TMD减振措施来缓解人行荷载下的舒适度问题。此外由于弧形梯梁单边悬挑,存在较大扭矩,受力状态比较复杂。分别从强度、局部稳定和整体稳定三个方面对旋转楼梯进行校核,并采用ABAQUS有限元软件对旋转楼梯壳元模型和简化模型进行对比分析。结果表明:简化模型与壳元模型计算结果相近,并且弧形梯梁的强度、局部稳定以及楼梯整体稳定均能满足规范要求,且具有一定的安全储备。

摘要：由两种或两种以上不同材料串联组成的结构称为竖向混合结构[1]。由于其在建筑和结构上的优势,该结构体系已在国内重大工程中得到应用。但其竖向刚度的变化,使得竖向混合结构的地震反应比一般非混合结构复杂。针对某一竖向混合结构,采用有限元分析软件PERFORM-3D,在6度(0.05 g)罕遇地震作用下进行弹塑性时程计算,并分析该结构的变形、耗能、顶部鞭梢效应和破坏模式,评价其抗震性能。结果表明:在6度罕遇地震作用下,结构体系变化的楼层处,层间位移角发生明显变化,此处柱容易屈服;顶部钢结构部分未产生明显鞭梢效应;该结构耗能合理,满足"大震不倒"的设计要求。