北工大土木工程认识实习报告

专业认知—土木工程案例调研分析姓名：***学号：******班级：***电话：**********上海环球金融中心结构设计方案调研1工程概况上海环球金融中心位于浦东陆家嘴金融贸易区,其建筑设计采用在超高层建筑方面享誉世界的纽约KPF设计事务所的方案。总投资超过8亿美元的上海环球金融中心为多功能的摩天大楼,大楼地上101层,地下3层,主楼建筑面积252935m2,裙房为33370m2,地下室为63751m2时,地面以上高度定为492米。该建筑建成时,将超越目前世界第一高楼—马来西亚的佩重纳斯大厦(高度452米),成为世界最高的建筑物。2结构体系2.1基础该大楼的原基础形式为桩筏基础。新大楼仍可以建造在现有的桩基之上。由于受到现有桩基的制约,新的结构方案将采用周边剪力墙、交叉剪力墙和翼墙组成的传力体系,以求将核心筒剪力墙承受的荷载传递到主楼的四角。2.2主楼的抗侧力体系为抵抗风和地震的侧向荷载,大楼同时采用以下三个结构体系：1)巨型柱、巨型斜撑和带状柑架构成的巨型结构;2)钢筋混凝土的核心筒;3)构成核心筒和巨型结构柱之间相互作用的伸臂桁架。以上三个体系共同承担了由风和地震引起的倾覆弯矩。前二个体系还承担了由风和地震引起的剪力。2.3巨型结构体系巨型结构体系由位于建筑物各个角部的巨型柱,以及连接巨型柱之间的巨型斜撑构成。巨型结构体系还承担了建筑物大部分的重力荷载。2.3.1巨型柱巨型柱为钢骨混凝土组合结构。钢骨截面将采用热轧型钢或焊接组合截面。庞大的巨型柱位于建筑物的各个角部,它们可以非常有效地抵抗来自风和地震的侧向荷载。埋置于巨型柱中的钢结构能承受由巨型斜撑传来的荷载,再把这些荷载扩散到巨型柱的钢筋混凝土部分。这些巨型柱还承受由带状朽架传来的反力。同时,这些巨型柱可承担至少10层的钢结构,组合楼面及带状朽架等的自重荷载。2.3.2巨型斜撑巨型斜撑为钢管混凝士结构。其箱形截面由二块大型竖向翼缘板和两块水平连接腹板组成。翼缘板将能承受节点处的所有设计荷载,因此所有需与斜撑相连的构件可仅与其翼缘板相连接,这样大大简化了连接节点的设计。另外,箱形钢管中的混凝土增加了结构的刚度和阻尼,也节省了浇注时的模板,还能防止构件中薄钢板的屈曲。巨型斜撑除了抵御侧向荷载以外,还用于承受从周边柱子传来的重力荷载。2.3.3带状桁架带状桁架位于每个避难/设备层的四周,高度为一层楼高。带状桁架由焊接箱形截面和热轧宽翼缘型钢组成。带状桁架将荷载从较小的周边柱子传递到巨型柱,同时也减少了相邻柱之间垂直位移的差异,并为结构提供多重内力传递途径。2.3.4混凝土核心筒体系核心筒采用钢筋混凝土结构,既承担重力荷载,又承担由风和地震引起的部分剪力和倾覆弯矩。混凝土核心筒的平面形状沿建筑物的高度有三次改变(见图3一图5)二下部核心筒与中部核心筒的转换有3层搭接,而中部核心筒与上部核心筒的转换有2层搭接。转换区核心筒的搭接有利于荷载的有效传递。混凝土核心筒顶部8层至90层的墙体厚度有所增加,主要是为了提供足够空间让伸臂桁架能够埋置到墙体之中。2.3.5伸臂析架体系伸臂彬架体系由巨型柱与混凝土核心筒角部之间三层楼高的连接析架构成(图6)。在设有伸臂彬架的楼层,核心筒的剪力墙中埋置了一道环状圈朽架,以提供伸臂析架所需要的后座跨。伸臂衡架和核心筒环状析架由焊接截面钢结构组成。伸臂析架体系把巨型柱与核心筒联合起来,从而减低核心筒的倾覆力矩、伸臂析架体系亦可显著减低建筑物整体变形中的弯曲部分。另外,伸臂析架可减少核心筒下桩基的荷重。2.4楼面体系对于标准承租层的楼面体系,将考虑采用两种类型的钢承板组合楼面,即较薄的ZW和较厚的3w楼面体系。设备层及其相邻上一层的承租层采用另一种较厚的钢承板楼面体系,其总厚度为2()0功山。这些较厚的楼板可以改善设备层的隔音效果。标准的宾馆层将使用200~厚的混凝十楼板。另外,在巨型结构的关键楼层,巨型斜撑中由重力荷载引起的内力很大,这些楼层的刚度需要特别加强,将以平厚钢板代替组合楼面中的压型钢板。楼层的主、次梁为组合截面或热轧型钢。2.5主楼顶部按照设计规划,围绕主楼顶部富有特色的圆形缺口,将安装一套观光轨道车系统。此轨道车系统将由主楼顶部的空间支撑框架承载。这个空间支撑框架系统的作用就如一个帽带框架,担当了把整个巨型结构组合在一起的重要角色。支撑框架的几何设计考虑了轨道车系统的空间限制,其大部分杆件均采用管状截面,观光车的轨道可以安装在钢管构成的环形框架上。延伸到主楼顶部的钢管混凝土巨型斜撑,将对这个空间支撑框架起重要作用。3我的认识设计建造这一超级摩天大厦是一项非常复杂的系统工程，涉及到各种新材料、新方法、新技术的运用。而且对于结构设计的要求甚为严格,设计单位选用最有效的结构体系,建立完善的计算模型,进行了全面的计算分析。从构件、节点到平面,不断向上,逐步构筑世界第一高楼,同时也铸造着建筑史的新高度、新辉煌。汶川体育馆结构设计方案调研1工程概况汶川体育馆位于汶川县威州镇东街北侧，项目基地北面紧邻岷江，东面为避灾广场。体育馆用地面积4700m2，建筑面积6543m2，建筑檐口高度21.75m，屋顶高度27.16m，以单层的观众厅为主体，局部四层;体育馆观众厅座位为1551个。2主体结构设计本工程以单层的观众厅为主体，局部四层，采用钢筋混凝土框架结构，结构平剖面如图2所示。由于建筑功能的要求，本工程北面、西面为单榀框架，导致整体结构质心和刚心有较大偏离，第一振型扭转较严重。为增强结构的扭转刚度，在不影响建筑立面及功能的前提下，在结构南面、北面和西面从底到顶各设置两榀柱间支撑，东面适当位置首、二层也设置了两榀柱间支撑。柱间支撑为单斜撑，采用250mm×10mm和250mm×12mm的方钢管截面。从整体计算结果看，柱间支撑的设置有效增强了结构扭转刚度，使结构前两阶振型分别为Y、X向平动，第3阶为扭转，结构动力特性趋于合理。结构平剖面如图1所示：图1结构平剖面3汶川体育馆特色技术3.1柱间支撑节点的处理为增强整体结构的抗扭刚度，主体结构四边各布置了2道柱间支撑。支撑均为单斜撑，选用截面尺寸为250mm×10mm和250mm×12mm的焊接方管。支撑与混凝土梁柱上的预埋件通过节点板连接，节点板与预埋件焊接，与支撑用摩擦型高强螺栓连接。一般情况下，由于支撑选用的方管截面承载力相对于预埋件及连接螺栓承载力大许多，“强节点、弱构件”的设计理念难以实现。本工程通过对柱间支撑与预埋件之间节点的合理设计实现了这一理念，具体做法是节点板与支撑用摩擦型高强螺栓并配以长螺栓孔。该节点能抵抗风荷载及多遇地震作用下的水平力，在设防烈度地震及罕遇地震作用下高强螺栓摩擦力被克服，节点可以沿长螺栓孔产生相对的滑动，由此起到了消耗较大水平作用能量的效果。图2所示为节点详图。图2柱间支撑与预埋件连接节点详图3.2球节点代换问题的探讨本工程屋盖主要采用螺栓球节点，少量采用焊接空心球，主要分布在布置屈曲约束构件的支座节点、局部三层的中间层节点处，节点下料尺寸均由软件自动生成。螺栓球直径为130，180，220，280mm(主要为前两种);生成的焊接空心球有4种规格:WS2810、WSR3510、WSR4012、WSR8018，WSR8018(图3)，超大规格球节点主要出现在局部三层网格中间层上，因汇交杆件多、杆件夹角小且避免碰撞而造成节点规格超大。单个WSR8018节点质量为270kg，不仅给安装带来不便，而且与其他球节点尺度相差太大，极不协调，不经济。设计人员根据本工程实际，提出两种代换大直径球节点的方法，以供探讨。一种是如图4所示，采用稍大直径的套管作为各弦杆、腹杆交汇相接的节点。与套管方向一致的弦杆连续不断开，与套管通过一内环板联系，其余弦杆及腹杆与套管相贯连接。这种节点形式传力途径明确，能实现力线汇交、制作简单、造型美观，且大大减少用钢量。另一种为如图5所示的螺栓板节点。螺栓板节点由上盖板、下盖板和螺栓组成。网格的上腹杆、下腹杆分别与节点上、下盖板焊接连接，弦杆可通过钢管端部压扁、加插板的钢管等方式由螺栓与螺栓板节点连接。此种节点亦能实现力线汇交，通过工厂预加工成网格单元然后运至现场拼装。图3大直径焊接空心球节点图4套管相贯节点图5螺栓板节点北京地铁四号线宣武门站下穿既有车站施工方案研究1工程概况北京地铁四号线宣武门站车站位于宣武门内、外大街与宣武门东、西大街交叉路口下,与既有环线宣武门站成“十”字交叉;环线在上,四号线在下,2条线采用站厅-站台“十”字换乘方式。车站为两端双层岛式站台,中间单层侧式站台暗挖站,单层段为2个矩形断面,单个矩形断面的开挖尺寸为9.85m宽×9.0m高,长度27.4m(K7+828.65～+856.05),两个矩形断面之间的净距4.1m,详见图1车站平面图。四号线车站主体单层段拱顶距既有站底板净距1.9m,运营中的车站负荷大,动态载荷和不利因素多,对下穿车站结构施工的要求非常高。既有车站有1条变形缝位于双洞之间土体中央上方,变形缝处如产生较大的不均匀沉降,将危及行车安全。同时,既有车站结构及无缝钢轨的变形限制非常严格(结构变形≯10mm,轨距增宽≯6mm,轨距减窄≯2mm,单线两轨高差≯4mm)。在施工过程中以及施工完成后,既要保证既有结构的变形控制在限制标准内,又要保证既有线的正常行车,这给施工带来巨大挑战。图1地铁四号线宣武门站与地铁二号线宣武门站平面位置关系图2经验法确定施工方案车站单层段采用平顶直墙结构形式,CRD法施工。设计要求主体施工控制既有线底板最大总沉降值10mm,变形缝处最大差异沉降值为3mm。其中开挖初期支护阶段的沉降值占总沉降值的70%,为施工的关键步序。选择开挖步序,必须考虑的一个重要条件,即两个单洞中部上方是既有站变形缝。根据本工程条件,开挖步序主要有3种方式可供选择:1)是两个单洞分次进行,即左侧单洞贯通后再施工右侧单洞,以减少群洞效应的不利影响,其中单洞靠近沉降缝的内侧先行,如图2(a)所示。此方式对控制总体沉降有利,但因两个单洞中部上方是既有站变形缝,而变形缝处的差异沉降指标仅3mm,若按此步序开挖,沉降缝处容易产生不均匀沉降。2)是两个单洞对称同时进行,先施工远离沉降缝的外侧洞,再施工靠近沉降缝的内侧洞,如图2(b)所示。此步序既对总体控制沉降有利,也对控制差异沉降有利。若按此步序施工,1、2部因远离沉降缝,施工时既有结构沉降会较小,但会出现既有结构沉降反应滞后甚至出现与3、4部引起的结构沉降叠加的可能。另一方面,因1、2部因远离沉降缝,出现沉降时对既有底板下进行补偿注浆效果不明显,很难抬升,而待3、4部施工时再行补偿注浆就很被动。(a)(b)(c)图2三种开挖方式的示意图3)步序如图2(c)所示,即严格遵循对称原则,左右线同时、对称进行,并且既有线两端同时、对称进行,先施工靠近沉降缝的1、2部,为既有底板特别是沉降缝处底板的补偿注浆尽早提供条件。3我的认识CRD法是地铁隧道暗挖的重要方法，暑期实习也重点学习了这种方法。CRD工法遵循“小分部、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强支护”的施工原则，自上而下，分块成环，随挖随撑，及时做好初期支护。CRD法适用开挖跨度较大，对围岩沉降变形控制严格，采用CRD法开挖，开挖的每一步都各自封闭成环，兼有台阶法和双侧壁导坑法的优点，有利于围岩稳定，保证施工安全北京南站工程综合施工新技术北京南站工程是集铁路、地铁、市郊铁路和公交、出租汽车等市政交通设施为一体的大型综合交通枢纽，也是我国建成通车的第一条高速铁路始发车站（图1），作为“十一五”期间的重点项目和2008年北京奥运会的配套工程，其影响意义深远。1工程概况北京南站工程占地面积49．92万m2，总建筑面积约42万m2，站房呈椭圆形，屋面标高40．245m，候车厅高度31．0m、最大跨度148．5m；两侧雨篷为两跨悬索形结构，最高点标高31．500m，檐口标高16．500m，最大跨度65．7m。地上长轴500m，短轴350m；地下东西长397．1m，南北宽297m（局部332．60m）。地上2层，地下3层，依次为：高架