【正文】 地震力向下傳遞 （ 6）腹桿與上下弦桿剛度匹配 （ 7）預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)屋蓋豎向剛度 北部灣體育中心結(jié)構(gòu)優(yōu)化和多點(diǎn)多維地震輸入分析 整體三維模型圖 結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)： ①本工程“彩虹”屋蓋最大落地跨度 241米、最大空間跨度 252米，平均跨度大于 120米，屬跨度超限。 ②結(jié)構(gòu)形式為斜交人字形管拱桁架結(jié)構(gòu)，局部增設(shè)鋼管混凝土柱以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和減少局部應(yīng)力過(guò)大，不是常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)形式。 ?優(yōu)化前后屈曲對(duì)比 加鋼板前 加鋼板后 沒(méi)加鋼板前，結(jié)構(gòu)在工況（恒載 +活載 +正壓風(fēng)）下第一階屈曲因子為 ，在屈曲位置上表面加 5mm鋼板，結(jié)構(gòu)第一階屈曲因子 。 拉索布置示意圖 在桁架底部，共布置六條預(yù)應(yīng)力拉索 ?預(yù)應(yīng)力索 原結(jié)構(gòu)模型的位移（最大位移：574mm） 優(yōu)化后結(jié)構(gòu)模型的位移 （索張拉力為 50噸，最大位移：505mm，降低 12%） 地震傳播過(guò)程的行波效應(yīng)和局部場(chǎng)地效應(yīng) ?多點(diǎn)多維地震輸入分析 《 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （ GB 500112022） ： 平面投影尺度很大的空間結(jié)構(gòu)（ 跨度大于 120m、或長(zhǎng)度大于 300m、或懸臂大于 40m的結(jié)構(gòu) ），應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和支承條件，分別按單點(diǎn)一致、多點(diǎn)、多向單點(diǎn)或多向多點(diǎn)輸入進(jìn)行抗震計(jì)算。按多點(diǎn)輸入計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮地震行波效應(yīng)和局部場(chǎng)地效應(yīng)。 北部灣體育中心 北部灣體育中心 多點(diǎn)多維地震輸入分析 多點(diǎn)激振 Y向位移 一致激振 Y向位移 波形不同。從振幅上看，多點(diǎn)輸入對(duì)曲柱的影響相對(duì)較?。t色），而鋼結(jié)構(gòu)部分受多點(diǎn)輸入的影響較大，在多點(diǎn)輸入下的位移最大值是一致輸入下的 。 北部灣體育中心 多點(diǎn)多維地震輸入分析 超高層結(jié)構(gòu)彈塑性分析 ? 招商局廣場(chǎng)辦公樓 ? 名盛廣場(chǎng) ? 彈塑性分析建議 招商局廣場(chǎng)辦公樓 16根周邊柱自首層到 11層外傾 176。之后到頂層的部分內(nèi)傾 176。 ； 底部有 16根 20m高的穿層柱，柱直徑19層為 1400 mm， 1011層為 1200mm，12層以上為 1000mm； 結(jié)構(gòu) 34層處剪力墻出現(xiàn)內(nèi)縮 ，剪力墻內(nèi)筒底層厚為 900mm，到剪力墻出現(xiàn)內(nèi)縮樓層剪力墻厚減小至600mm。 計(jì)算模型 本工程高度 B級(jí)高度高層建筑，塔樓 45層。高層辦公塔樓結(jié)構(gòu)體系采用框架 核心筒結(jié)構(gòu)。 34層 內(nèi)縮剪力墻樓層平面圖 20m高柱頂樓層平面圖 分析 討論 ：鞭梢效應(yīng)、首層 20m鋼管柱 (X: Y: ) (X: 1/289 44層 Y: 1/340 15層 ) 人工波 X主方向作用下結(jié)構(gòu)層位移和層間位移角曲線 層位移051015202530354045 位移( m )層數(shù)X 向?qū)游灰芛 向?qū)游灰茖娱g位移角0510152025303540450 位移角層數(shù)X 向?qū)娱g位移角Y 向?qū)娱g位移角 層位移051015202530354045 位移( m )層數(shù)X 向?qū)游灰芛 向?qū)游灰?層位移和層間位移角 層間位移角0510152025303540450 位移角層數(shù)X 向?qū)娱g位移角Y 向?qū)娱g位移角 (X: Y: )(X: 1/338 45層 Y: 1/294,16層 ) 人工波 Y主方向作用下結(jié)構(gòu)層位移和層間位移角曲線 Y向的層間位移明顯大于 X向的層間位移， X向的層間位移角在 34層突然增大。 核心筒剪力墻反力點(diǎn)編組 ?核心筒剪力墻底部反力（ kN，拉為負(fù)） 核心筒剪力墻分為 10組，其中第 10組墻均出現(xiàn)拉力，最大拉力為 30814KN。根據(jù)拉力值， 3號(hào)墻的抗拉配筋率至少為 %， 2號(hào)墻的抗拉配筋率至少為 %。 剪力墻組號(hào) 最大壓力 最小壓力 最大剪力 1 458746 7418 61051 2 402437 22122 32306 3 410149 30814 30314 4 377616 20439 34358 5 54066 8740 6773 6 143814 2480 18453 7 139757 7319 13495 8 102079 7130 11636 9 99173 6359 6798 10 91209 6221 6544 ?外框斜柱塑性應(yīng)變與剛度退化 整體斜柱鋼材塑性應(yīng)變 受壓剛度 受拉剛度有所退化，主要集中在斜柱變角度處 斜柱塑性應(yīng)變較小，最大值為 受拉剛度 受壓剛度無(wú)明顯退化 因?yàn)樗苄詰?yīng)變均較輕微，設(shè)計(jì)中通過(guò)加厚外框柱的壁厚使外框柱達(dá)到了不屈服的性能目標(biāo) 20m處樓面板的受壓損傷 (30s) 斜柱變角度處的樓板（ 17層）的受壓損傷 (30 s) ?樓板的受壓損傷 除了外框筒拐角處樓板有輕微受壓損傷外，其余部位未見(jiàn)有明顯的混凝土受壓損傷。 底部?jī)山怯休p微受壓損傷； 底部和剪力墻收進(jìn)根部有大面積的混凝土拉裂。 ?剪力墻損傷情況 各榀剪力墻軸線編號(hào) 軸 1剪力墻受壓損傷圖 軸 1剪力墻受拉損傷圖 較多的連梁出現(xiàn)了不同程度的受壓損傷 ,剪力墻底部和收進(jìn)處少量損傷外，主要剪力墻均未出現(xiàn)明顯的受壓損傷。 32層收筒處 底部 ?最后時(shí)刻受壓損傷圖 剪力墻達(dá)到“允許部分屈服，但不發(fā)生抗剪破壞”的性能目標(biāo)； 位于廣州市北京路商業(yè)街，占地 16400平方米，建筑面積超 12萬(wàn) m2，裙樓為 5層及 10層，塔樓 32層，地下室 4層，底板面標(biāo)高 20米， 總建筑高度為 168米 。 名盛廣場(chǎng) 分析討論：無(wú)梁樓蓋 ?樓板受拉損傷 受拉損傷（平面圖為第 34層） USER1人工地震波 EICENTRO地震波 30層至 40層四周外挑部分出現(xiàn)受拉損傷 樓板受拉損傷動(dòng)畫 塔樓標(biāo)準(zhǔn)層外圈梁型鋼拉通情況 塔樓標(biāo)準(zhǔn)層平面計(jì)算結(jié)果顯示節(jié)點(diǎn)處不能滿足節(jié)點(diǎn) 抗沖切和抗彎的要求，采用了一種 新型內(nèi)置型鋼混凝土板柱節(jié)點(diǎn) 加強(qiáng)。 名盛廣場(chǎng)節(jié)點(diǎn)分析 ?邊節(jié)點(diǎn)模型 混凝土實(shí)體模型圖 所埋型鋼模型圖 混凝土部分： 板面積為 9000mmX9000mm，厚 250 mm； 方柱為鋼筋混凝土柱，在板的正中間， 截面為 1100mmX1100mm，柱配筋等代成厚 5mm的鋼板，封口梁底筋等代成厚 5mm的鋼板。 型鋼部分： 剪力鍵高度均為 150 mm，上下混凝土層厚均為 50 mm； 型鋼從柱中伸出 1400mm、柱邊伸出 1000 mm； 上下環(huán)板寬度均為 200mm； 橫向板厚度均取 20mm，豎向板（或加勁肋）均取 20mm。 ?混凝土受拉損傷圖 柱混凝土核心區(qū)的套箍作用 ，板面放射性的紅色區(qū)域，其形狀如同型鋼形狀的擴(kuò)散，混凝土受拉剛度已退化了近百分之七十，混凝土受拉基本退出工作，由型鋼承受大部分作用力。 形狀如同型鋼形狀的擴(kuò)散 ,型鋼承受大部分作用力 （ 1）三向地震耦合計(jì)算（ 1： ： ） （ 2）結(jié)構(gòu)布置兩向彈性剛度接近 （ 3）大震下兩向屈服機(jī)制接近 （ 4）豎向變剛度處上下層應(yīng)加強(qiáng)，提高延性（剪壓比 ） （ 5）樓板參與彈性和彈塑性計(jì)算 （ 6）連梁剛度不能太小 （ 7）外框控制軸壓比、內(nèi)筒控制剪壓比 彈塑性分析建議 模型中的常見(jiàn)問(wèn)題： 構(gòu)件承載力不足、模擬施工計(jì)算、次要構(gòu)件處理、畸形單元不收斂、構(gòu)件鋼筋與施工圖不符、樓板不參與計(jì)算 東莞海德廣場(chǎng) 雙塔連體結(jié)構(gòu)彈塑性分析 三維結(jié)構(gòu)圖 標(biāo)準(zhǔn)層平面（ 6層） 連體部分平面（ 35層） 地下 2層 ,地上塔樓 39層 , 采用 框架－核心筒 的結(jié)構(gòu)體系， 高161m ,由平面為切角三角型的對(duì)稱雙塔構(gòu)成 ,在第 35層至屋面層通過(guò)空中連廊連接。連廊底部高度 ,跨度 ,總高度 。 ?連體結(jié)構(gòu) 4特點(diǎn) （ 1）連體下部樓層與連體樓層相比，結(jié)構(gòu) 剛度和抗剪承載力突變 ； （ 2） 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)顯著 。各塔樓之間的振動(dòng)互相耦合，容易引起較大的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。兩個(gè)塔可以同向平動(dòng)，也可相向振動(dòng)。而對(duì)于連體結(jié)構(gòu)，相向振動(dòng)是最不利的。 （ 3） 連接體部分受力復(fù)雜 。連體結(jié)構(gòu)由于要協(xié)調(diào)兩個(gè)塔的變形，因此受力復(fù)雜。豎向地震作用的影響也較明顯，有時(shí)甚至是控制工況。 （ 4） 連接方式多樣 。連體結(jié)構(gòu)的連接方式大致分為兩種，一種是強(qiáng)連接，另一種是弱連接。 ?11項(xiàng)計(jì)算要求 （ 1）應(yīng)采用 至少兩個(gè)不同力學(xué)模型 的三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力和位移的計(jì)算。 （ 2）抗震計(jì)算時(shí)，要考慮 偶然偏心 的影響， 振型數(shù) 要足夠多，以保證振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的 90%。 （ 3）由于連體結(jié)構(gòu)采用強(qiáng)連接形式，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常明顯，因此在地震作用時(shí)宜考慮 雙向地震 作用的影響。 （ 4）應(yīng)采用彈性 動(dòng)力時(shí)程分析 進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。采用彈塑性靜力或動(dòng)力分析法驗(yàn)算薄弱層彈塑性變形。 （ 5） 連體結(jié)構(gòu)下部樓層 經(jīng)驗(yàn)算如為 薄弱層 ，按 《 高規(guī) 》 第 條的規(guī)定，豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)其薄弱層所對(duì)應(yīng)的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的地震剪力應(yīng)乘以 。在軟件中應(yīng)在總信息內(nèi)指定薄弱層。 （ 6） 控制連體部分各點(diǎn)的豎向位移 ，以滿足舒適度的要求。 （ 7） 連體應(yīng)考慮豎向地震 的影響?？刹捎每紤]豎向振型的方法和重力荷載代表值乘以豎向地震作用系數(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算分析。 （ 8）連體結(jié)構(gòu)中 連接部分的樓板 狹長(zhǎng)，在外力作用下易產(chǎn)生平面內(nèi)變形，應(yīng)將該部分樓板 定義為彈性樓板 。 （ 9）連體結(jié)構(gòu)中的連接部分宜進(jìn)行 中震驗(yàn)算 ，其主要受力構(gòu)件宜滿足中震彈性設(shè)計(jì)要求，且保證連接體支座處在中震作用下不屈服。 （ 10）連體結(jié)構(gòu)中的連接部分 按實(shí)際情況考慮模擬施工 。 （ 11）連體結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載計(jì)算比較復(fù)雜， 《 高規(guī) 》 第 ：當(dāng)多棟或群集的高層建筑相互間距比較近時(shí)， 宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng) 。一般可將單棟高層建筑的體型系數(shù) μs乘以相互干擾的增大系數(shù) μβ。 Y向地震下第 36層（連接體樓層）拉應(yīng)力云圖（ kN/m2） Y向地震下第 36層（連接體樓層）壓應(yīng)力云圖（ kN/m2） 較大應(yīng)力的區(qū)域是與結(jié)構(gòu)的主 X軸成 45度的帶狀區(qū)域， 說(shuō)明結(jié)構(gòu)在主Y方向的地震作用下會(huì)發(fā)生明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng) ?連體部分板應(yīng)力分析 ?連體部分模擬施工 巨型桁架及吊桿示意圖 “剛度和荷載均采用逐層疊加 ” 方式計(jì)算的吊桿軸力圖 吊桿軸力為壓力是不符合實(shí)際情況 ?連體部分模擬施工 一次性加載計(jì)算的吊桿軸力圖 分段加載方式計(jì)算的吊桿軸力圖 右邊的兩根吊桿的軸力值 比左邊的兩根小太多， 不合理 兩種情況 吊桿的軸力是拉力 ?罕遇地震下彈性與彈塑性層間位移角包絡(luò)比較 05101520253035400 位移角( r a d )層號(hào)彈塑性左塔彈性左塔05101520253035400 位移角( r a d )層號(hào)彈塑性右塔彈性右塔結(jié)構(gòu)左塔 Y向?qū)娱g位移角 結(jié)構(gòu)右塔 Y向?qū)娱g位移角 ?頂點(diǎn)水平位移時(shí)程 罕遇地震下 場(chǎng)地波主方向Ｙ向地震作用計(jì)算結(jié)果 位移控制點(diǎn)位置示意 從頂點(diǎn)位移的平衡位置看，左塔剛度損失較大，振動(dòng)結(jié)束后， 相比原位置有（ 50mm， 65mm）的不可恢復(fù)的偏心，右塔相對(duì)好一些，振動(dòng)結(jié)束后有 （ 10mm， 50mm）的不可恢復(fù)的偏心，而連體部分基本處于彈性，最終位置受兩塔影響， 有（ 30mm， 0mm）的偏心 。 連體 23204 左塔 22554 右塔 22626 X向頂點(diǎn)位移0 5 10 15 20 25 30 35 40時(shí)間(s)位移(m)左塔頂點(diǎn)225 54 右塔頂點(diǎn)226 26 連體頂點(diǎn)232 04Y 向頂點(diǎn)位移0 5 10 15 20 25 30 35 40時(shí)間( s )位移(m)左塔頂點(diǎn)2 2 5 5 4 右塔頂點(diǎn)2 2 6 2 6 連體頂點(diǎn)2 3 2 0 4剪力墻受壓損傷 ? 本工程地下室兩層，埋深 9m，平面尺寸 174m 173m ? 地上裙房分為南北兩塊，均為三層，高度 ，平面尺寸約150m 80m，兩棟裙房之間由伸縮縫分開(kāi) ? 塔樓共 9棟，其中 2樓 4棟高度約 100m，高寬比 ～ ，屬A級(jí)高度； 3～ 6