復雜周邊環(huán)境下超高層建筑的強風動力響應特性

在較高湍流度流場用高頻測力天平方法對金茂大廈模型進行了風洞試驗,分析了周圍建筑以及待建的環(huán)球金融中心對金茂大廈的基礎平均風荷載、氣動風荷載和風振響應的影響和干擾效應。結果表明:湍流度對靜風荷載影響甚少,但對動力風荷載以及風振響應影響很大;總的來說,d類流場下的結構抖振效應要明顯高于b類地貌情況。環(huán)球金融中心對金茂大廈有很大的靜力遮擋影響,同時也增大了其風振響應和總的風振荷載,其中對總風振荷載的干擾效應隨著湍流度的增加而降低,但在d類地貌下且梯度風高度處的湍流度為15.8%時的干擾因子依然較為明顯,干擾效應并沒有消失。

以深圳市南山區(qū)蛇口人民醫(yī)院新大樓作為項目實例,介紹了復雜周邊環(huán)境基坑支護方案的選擇,檢測數(shù)據(jù)說明合理選擇支護形式對建筑工程安全性與經(jīng)濟性有很大的影響。

針對廣州珠江新城核心區(qū)利通大廈核心筒混凝土整體變形監(jiān)測體系,分析了超高層風環(huán)境下結構的風振動及其動力特性,建立了監(jiān)測變形體的模型,并根據(jù)理論模型設置監(jiān)測點并計算其理論數(shù)據(jù)和理論監(jiān)測周期。通過記錄翔實的科學數(shù)據(jù),為設計、施工提供真實、準確的信息,創(chuàng)造良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

文章以某超高層建筑為工程背景,利用etabs9.7軟件模擬了該層結構所受的脈動風速過程,進行了不同風壓影響下的風振響應分析,模擬了5種非線性黏滯阻尼器的振動控制方案,并對不同方案的減振效果做出了對比分析。研究結果表明,該工程減振方案所用的黏滯流體阻尼器性能穩(wěn)定,可以有效降低結構風致振動響應,結構頂點位移和加速度響應的降幅最大達35.25%和37.50%。

筆者根據(jù)超高層巨型建筑結構體系的構造特點,論述了將結構振動控制原理融入巨型結構本身構造之中的構造新結構體系的方法,并采用這一方法提出了巨子型有控結構體系mscss(mega-subcontrolledstructuralsystem),分析了mscss的構造原則及控制理論背景,研究了mscss在罕遇地震及超罕遇地震(加速度峰值達到1000g)時的結構響應控制特性、塑性鉸發(fā)生規(guī)律及結構災變情況。通過與巨型框架結構的災變情況相比,表明了mscss抵御地震作用的高可靠性及良好的經(jīng)濟性,也表明了將結構振動控制原理融入結構自身的構造之中、通過結構自身的功能單元實現(xiàn)結構響應控制的方法是合適的,是研究超高層建筑結構新體系的有效途徑之一。

通過對某具體工程中基坑支護方案的設計分析,得出對于范圍較大、周邊環(huán)境復雜的基坑,針對其不同部位、不同安全等級和邊坡情況選擇不同的支護方式,可以在保證邊坡安全前提下合理降低支護成本,做到既安全又經(jīng)濟適用.

1、引言近年來,我國建筑業(yè)快速發(fā)展,設計和興建了大量的高層建筑、電視塔和大跨度橋梁等高聳結構物。例如廣州中信廣場高391m,上海環(huán)球金融中心高492m,廣州國際金融中心(廣州西塔)建筑高度437.5m,上海中心大廈高度632m等。隨著超高層建筑的不斷涌現(xiàn),建筑結構向超高、跨度更大的方向發(fā)展,施工進度不斷加快,給施工安全與結構成型帶來新課題。

在周邊高樓林立、車流量大、人員密集的環(huán)境下進行地基與地下大空間爆破開挖施工,不可避免地會對鄰近房屋產(chǎn)生振動影響.針對爆破施工對鄰近建筑的影響判斷,本文首先對爆破施工周邊某高層建筑在爆破施工前、后進行動力特性測試,并對所采集的振動數(shù)據(jù)進行分析,研究該建筑爆破前、后自振頻率是否有異常;同時研究爆破時建筑物所在地基礎峰值振動速度是否在安全允許范圍以內(nèi);對爆破施工進行數(shù)據(jù)分析,分析該建筑是否在爆破安全距離以外,并對測試建筑在爆破施工前、后裂縫情況進行普查對比,分析爆破施工是否對房屋結構構件產(chǎn)生影響.研究結果表明:該建筑結構自振頻率在爆破施工前、后無明顯變化;爆破時建筑物所在地基礎峰值振動速度在安全允許范圍內(nèi);該建筑在爆破施工振動安全距離以外;爆破施工對該建筑結構構件裂縫未產(chǎn)生明顯影響.

以重慶賓館為工程背景,制作了縮尺比為1∶300的試驗模型,并進行了剛性模型同步測壓風洞試驗,采集了重慶賓館建筑表面的脈動風壓時程。風洞試驗包括有周邊建筑和無周邊建筑兩類工況。采用風洞試驗的脈動風壓時程數(shù)據(jù),考慮該高層建筑2個主軸方向的前4階彎曲模態(tài),進行了其風致響應研究,得到了建筑頂部的位移響應和加速度響應,并進行了人體舒適度驗算。采用慣性風荷載法,研究了建筑主軸方向的等效靜力風荷載。結果表明:對于高度為300m的混凝土高層建筑,僅考慮1階模態(tài)進行風致響應分析,位移響應能滿足工程精度的要求,但加速度響應誤差較大,至少應考慮前4階模態(tài);重慶賓館10年重現(xiàn)期下建筑頂部的峰值加速度為0.144m/s2,滿足舒適度限制要求;橫風向平均風荷載較小,但慣性風荷載較大。

高層建筑及復雜和超高層建筑的基礎設計 摘要：為保證高層建筑使用過程的安全性，延長使用壽命，提出加強高層建筑基礎設計的建議。本文首 先淺談高層建筑基礎設計的特征，其次探討了嵌巖樁、平板式筏形、樁筏等基礎形式的特征及施工工藝等， 最后分析了建筑基礎設計的相關注意事項。希望與同行共同分享施工經(jīng)驗，共同優(yōu)化高層建筑基礎設計效 果，推動建筑行業(yè)健穩(wěn)、持久發(fā)展進程。在當代生活中，高層建筑與超高層建筑逐漸興起，與傳統(tǒng)建筑不 同的是，高層建筑與超高層建筑在結構設計上均有著不同程度的復雜性。人們的居住需求和審美需求，同 時對復雜高層和超高層建筑提出了相當高的要求。本文主要針對復雜高層和超高層建筑的結構設計進行分 析。 關鍵詞：高層建筑；基礎設計；基礎形式；施工工藝；復雜高層；超高層建筑；結構設計 1高層建筑基礎設計特征 在對任何建筑物基礎設計之前，一定要獲得足夠的材料，這些材料包括兩大部分

近年來大量超高層建筑結構與風荷載相關的研究工作相繼開展,取得了很多有意義的成果。文章以某超高層建筑為例進行了研究,在隨機風致振動影響下,敘述了風荷載特性與脈動風荷載的數(shù)值模擬方法。采用matlab軟件分析了結構在x、y兩個不同方向在脈動風荷載作用下的時程響應,為提高結構的安全舒適使用性能以及為該結構的風振控制設計提供了依據(jù)和參考。

城市中心地區(qū)大型綜合開發(fā)項目的深基坑工程,在周邊環(huán)境十分復雜、地質(zhì)條件惡劣.本文結合工程實例,探索研究大型復雜環(huán)境下深基坑工程分坑順作,合理分塊開挖、隨挖隨撐,并研究對周邊環(huán)境的影響.

大型超高層建筑結構具有自由度數(shù)龐大、小阻尼及振型密集等特點,針對傳統(tǒng)方法在處理大型復雜實際結構受多點隨機激勵中存在計算效率比較低或精確性不高等不足,提出了基于虛擬激勵法的復雜超高聳結構的隨機風振響應分析方法.運用虛擬激勵法將脈動風荷載作用下的多點激勵轉(zhuǎn)化為簡諧虛擬激勵向量,并根據(jù)平穩(wěn)隨機理論推導出相應風振響應的表達式,自動計入了多點風激勵的空間相關性和振型間的相關性.以目前在建的深圳第一高樓——深圳金基大廈為算例,分析結果驗證了方法的有效性和準確性,可以提高多點隨機激勵響應的計算效率和精確度,在大型高層實際工程風振響應計算分析中有較強的實用價值.

超高層建筑的風振響應及等效靜風荷載研究——為避免中國現(xiàn)行《建筑結構荷載規(guī)范》(gb50009-2001)中所采用的風振系數(shù)僅考慮結構的1階振型，而不考慮周圍環(huán)境影響對體型不規(guī)則超高層建筑結構抗風設計造成的不合理性，采用風洞試驗與風振動力響應計算分析相結合的...

在同濟大學tj2邊界層風洞中進行了上海環(huán)球金融中心氣動彈性模型的風洞試驗,分析了距離較遠且高度約為環(huán)球金融中心一半的周邊建筑以及距離較近且高度與環(huán)球金融中心相當?shù)慕鹈髲B對環(huán)球金融中心頂部平動和轉(zhuǎn)動平均位移、均方根位移和絕對最大加速度的干擾效應.結果表明:當高層密集建筑群(不考慮金茂大廈)集中在上游或上游偏一側時,會對平均值和均方根有一定的影響,特別是扭轉(zhuǎn)響應,當高層密集建筑群集中在下游時,影響很小;當金茂大廈位于環(huán)球金融中心的上游或上游稍偏一側時,會減小環(huán)球金融中心的平動平均位移響應,表現(xiàn)為擋風效應,其尾流會增大環(huán)球金融中心的平動均方根位移響應,而當遮擋效應使得平均或脈動壓力在形心軸兩側分布不均時會增大轉(zhuǎn)動平均或均方根位移響應.與以往研究不同的是,當金茂大廈位于環(huán)球金融中心下游或下游偏一側時,會改變環(huán)球金融中心的漩渦脫落頻率,當漩渦脫落頻率和結構第一階固有頻率接近時,會在該頻率振動方向產(chǎn)生顯著的渦激共振現(xiàn)象.當金茂大廈位于環(huán)球金融中心一側時會產(chǎn)生狹道效應(穿堂風),可能會對水平和扭轉(zhuǎn)的平均和均方根位移響應產(chǎn)生影響,視狹道方位和壓力分布狀況而定.

以蘭州某基坑工程為研究背景,對基坑的支護結構以及周圍環(huán)境進行全面分析?；硬捎靡Ш蠘叮A應力錨索支護形式,考慮土體與圍護結構的相互作用,在基坑支護結構周圍環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎上結合adina三維有限元分析進行對比和分析。結果表明：基坑開挖對周圍建筑物沉降影響的主要因素是建筑物的基礎形式,建筑物的最大變形位置不隨基坑開挖施工工況的變化而變化,建筑物最大變形位置等于支護樁后0.5～0.7倍基坑開挖深度;基坑開挖導致錨索軸力逐層增加,同一剖面不同標高的錨索施工對其他錨索軸力的影響較大;由于有限元建模是一個整體過程,考慮施工時間較短并且考慮環(huán)境及施工的影響因素較少,而在實際過程中由于基坑施工及巖土環(huán)境等因素導致在數(shù)值模擬中靠近基坑處出現(xiàn)了地表隆起而在實際工程中沒有出現(xiàn)。

以蘭州某基坑工程為研究背景,對基坑的支護結構以及周圍環(huán)境進行全面分析。基坑采用咬合樁＋預應力錨索支護形式,考慮土體與圍護結構的相互作用,在基坑支護結構周圍環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎上結合adina三維有限元分析進行對比和分析。結果表明：基坑開挖對周圍建筑物沉降影響的主要因素是建筑物的基礎形式,建筑物的最大變形位置不隨基坑開挖施工工況的變化而變化,建筑物最大變形位置等于支護樁后0.5～0.7倍基坑開挖深度;基坑開挖導致錨索軸力逐層增加,同一剖面不同標高的錨索施工對其他錨索軸力的影響較大;由于有限元建模是一個整體過程,考慮施工時間較短并且考慮環(huán)境及施工的影響因素較少,而在實際過程中由于基坑施工及巖土環(huán)境等因素導致在數(shù)值模擬中靠近基坑處出現(xiàn)了地表隆起而在實際工程中沒有出現(xiàn)。

以蘭州某基坑工程為研究背景,對基坑的支護結構以及周圍環(huán)境進行全面分析.基坑采用咬合樁+預應力錨索支護形式,考慮土體與圍護結構的相互作用,在基坑支護結構周圍環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎上結合adina三維有限元分析進行對比和分析.結果表明:基坑開挖對周圍建筑物沉降影響的主要因素是建筑物的基礎形式,建筑物的最大變形位置不隨基坑開挖施工工況的變化而變化,建筑物最大變形位置等于支護樁后0.5~0.7倍基坑開挖深度;基坑開挖導致錨索軸力逐層增加,同一剖面不同標高的錨索施工對其他錨索軸力的影響較大;由于有限元建模是一個整體過程,考慮施工時間較短并且考慮環(huán)境及施工的影響因素較少,而在實際過程中由于基坑施工及巖土環(huán)境等因素導致在數(shù)值模擬中靠近基坑處出現(xiàn)了地表隆起而在實際工程中沒有出現(xiàn).

以上海陸家嘴地區(qū)的環(huán)球金融中心為研究對象,根據(jù)剛性模型測壓風洞試驗結果,研究在周邊建筑干擾下,超高層建筑的表面風壓系數(shù)和各層風力系數(shù)的幅值特征。研究發(fā)現(xiàn):當密集建筑群位于環(huán)球金融中心上游時,會使其下部被遮擋面的正壓力均值減小,甚至可能變成負壓力,而對壓力根方差的影響比較復雜,有可能使其增大2～3倍,也有可能使其減小;當金茂大廈位于環(huán)球金融中心上游時,會使其被遮擋面的正壓力均值減小,甚至可能變成負壓力(絕對值有可能會增大1倍),也可能使其被遮擋面的壓力根方差增大1～2倍;當金茂大廈和周邊密集建筑群位于環(huán)球金融中心的下游時,風壓幅值的干擾效果不太明顯;當金茂大廈位于環(huán)球金融中心上游時,對其中下部各層風力系數(shù)幅值影響較大,而在上游金茂大廈和密集建筑群的共同干擾下,環(huán)球金融中心下部的風力系數(shù)幅值非常紊亂。研究為超高層建筑在周邊建筑干擾下的玻璃幕墻和結構抗風設計等提供參考。

基坑施工的好壞直接影響到工程的工期和安全質(zhì)量,對整個工程起著決定性的影響。本工程基坑開挖深度較深,且所處地下水位較高,周邊環(huán)境也相當復雜。在這種特殊的情況下,控制周邊建筑物和基坑的位移尤為重要。本工程通過制定科學合理的土方開挖方案、并采取有效的支護方法和對其施工過程實施有效監(jiān)控,確保了深基坑施工和毗鄰建筑物的安全,使臨近城市設施不會遭受破壞,同時保證了深基坑施工的進度、安全及質(zhì)量要求。

深基坑工程設計施工方案的好壞直接影響到工程的工期和安全質(zhì)量，對整個工程起著決定性的影響．本工程基坑開挖深度較深．且所處地下水位較高，周邊環(huán)境也相當復雜。在這種特殊的情況下，控制周邊建筑物和基坑的位移尤為重要。本工程通過制定科學合理的設計方案．確保了深基坑施工和毗鄰建筑物的安全．使臨近城市設施不會遭受破壞，同時保證了深基坑施工的進度、安全及質(zhì)量要求。

樁基礎是超高層建筑最主要的基礎形式,樁基工程的合理施工不僅是保證設計意圖實現(xiàn)及成本控制的關鍵步驟,而且是超高層建筑安全使用的重要保障。由于超高層建筑的特殊性,往往設計樁長較長,穿越土層較多,使用單一施工方法將對工期及成本產(chǎn)生不良影響,甚至出現(xiàn)無法施工的情況。通過西安歐亞經(jīng)濟論壇三期酒店項目,探討了在復雜地質(zhì)條件下,采用多種成樁工藝對超高層建筑樁基工程進行配合施工的可行性。該方法在某些復雜地質(zhì)條件下,能夠縮短工期,降低工程成本,具有一定的利用價值。