上海中心大廈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)doc(參考版)
2025-07-20 14:03本頁(yè)面
【正文】 。閱讀過(guò)后，希望您提出保貴的意見(jiàn)或建議。最后，為考察和驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的重要性情況，總結(jié)了關(guān)鍵抗側(cè)力構(gòu)件的抗爆分析和次結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌分析結(jié)果。由于水平荷載顯著，設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)風(fēng)工程和地震工程領(lǐng)域內(nèi)與高層建筑相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，本文對(duì)相關(guān)工作也進(jìn)行了初步總結(jié)。首先結(jié)合結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系設(shè)計(jì)及主要的抗震抗風(fēng)分析結(jié)果結(jié)構(gòu)在水平荷載下的性態(tài)進(jìn)行了分析。此外，由于結(jié)構(gòu)的重要性較高，如何提高結(jié)構(gòu)在偶然荷載下的抗連續(xù)倒塌能力也需要重點(diǎn)關(guān)注。由于水平荷載顯著，如何控制結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震作用下結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及振動(dòng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。對(duì)不同的加強(qiáng)措施進(jìn)行了比較分析，最終采用了在2122層環(huán)向?qū)?yīng)位置設(shè)置空腹桁架的方式提供豎向承載能力。原設(shè)計(jì)方案920層次結(jié)構(gòu)鋼柱與環(huán)向梁為鉸接連接，20層鋼柱頂端軸力釋放。對(duì)次結(jié)構(gòu)進(jìn)行了連續(xù)倒塌分析，考慮第9層Z1軸與SSW3軸交叉處鋼柱（C366）失效后的抗連續(xù)倒塌分析。a 整體模型圖b 箍筋及水平分布筋模型圖圖20 剪力墻模型示意圖分析表明，在爆炸荷載作用下，剪力墻約束處型鋼及混凝土達(dá)到屈服強(qiáng)度的單元面積很少，因此不會(huì)在約束處發(fā)生剪切破壞，而其最大位移和轉(zhuǎn)角都在規(guī)定范圍內(nèi)，從而可以避免彎曲破壞的發(fā)生。對(duì)爆炸荷載作用下剪力墻抵抗爆炸荷載的能力進(jìn)行了分析，在分析過(guò)程中，選取單肢墻長(zhǎng)度相對(duì)較小的墻肢（）進(jìn)行抗爆研究。a 箍筋模型b 型鋼模型c 縱筋模型圖19 角柱模型示意圖分析表明，在爆炸荷載作用下，角柱基本處于彈性工作狀態(tài)，因此不會(huì)發(fā)生剪切破壞，而其最大位移和轉(zhuǎn)角都在規(guī)定范圍內(nèi)，從而可以避免彎曲破壞的發(fā)生。爆炸荷載作用下結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位（如主要承重柱及核心筒）遭到破壞引起的，因此，采用LSDYNA軟件對(duì)爆炸荷載作用進(jìn)行了分析，考察主要承重柱和核心筒的抗爆能力，進(jìn)而分析結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力。a 樓板施工后核心筒累積豎向變形（10年后）b 樓板施工后巨柱C1累積豎向變形（10年后）圖18 核心筒及巨柱累積豎向變形 抗連續(xù)倒塌分析連續(xù)性倒塌是由于結(jié)構(gòu)局部某關(guān)鍵構(gòu)件的破壞導(dǎo)致相鄰構(gòu)件失效，繼而引發(fā)更多構(gòu)件破壞，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌或者產(chǎn)生和初始觸因很不相稱的大面積倒塌的連鎖反應(yīng)。10年樓層施工后核心筒壓縮變形最大值發(fā)生在第117層，約為218mm。由圖18可以看出，樓板施工后核心筒累積豎向變形在結(jié)構(gòu)封頂10年后約為218mm，而樓板施工后巨柱累積豎向變形在結(jié)構(gòu)封頂10年后約為107mm。圖17 巨柱中型鋼部分承擔(dān)的豎向荷載比例時(shí)程分別計(jì)算了結(jié)構(gòu)封頂1年后和10年后的核心筒和巨柱的累積豎向變形。在同時(shí)考慮混凝土收縮徐變的情況下，混凝土承擔(dān)的豎向荷載不斷轉(zhuǎn)移至型鋼部分。因此，通過(guò)B3模型進(jìn)行分析計(jì)算能夠更準(zhǔn)確地反映大體表比構(gòu)件混凝土收縮徐變過(guò)程，得到更符合實(shí)際的構(gòu)件收縮徐變變形。B3模型能充分地考慮大體表比構(gòu)件濕度擴(kuò)散的尺度效應(yīng)。巨柱和核心筒的豎向差異變形將影響樓屋面的水平度，在聯(lián)系巨柱和核心筒的水平構(gòu)件（如伸臂桁架）中引起附加內(nèi)力，從而導(dǎo)致豎向構(gòu)件內(nèi)力的重分布。圖16顯示了核心筒損傷因子分布情況。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度準(zhǔn)則采用Mises屈服條件準(zhǔn)則進(jìn)行。混凝土骨架曲線關(guān)系采用Stephen 簡(jiǎn)化模型，鋼材的本構(gòu)關(guān)系采用雙線性動(dòng)力硬化模型，并假定塑性段切向模量為彈性模量的1/100。去除鋼骨的巨柱采用S4R殼單元模擬，巨柱中的鋼骨采用B31梁?jiǎn)卧M，同時(shí)將該梁?jiǎn)卧c殼單元進(jìn)行節(jié)點(diǎn)耦合以模擬巨柱整體。一區(qū)的鋼板剪力墻采用分層的殼元模擬。 彈塑性動(dòng)力分析采用非線性功能強(qiáng)大、顯式積分算法優(yōu)異的有限元分析軟件ABAQUS進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的彈塑性時(shí)程反應(yīng)分析。為提高系統(tǒng)控制效果，主要是通過(guò)調(diào)整TMD系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比、頻率比和TMD系統(tǒng)的阻尼比等參數(shù)，使TMD系統(tǒng)能吸收更多的振動(dòng)能量，從而大大減輕主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。對(duì)于TMD控制裝置而言，一般來(lái)說(shuō)安裝于結(jié)構(gòu)的頂層（主振型位移最大處）有利于控制作用的發(fā)揮。它是在結(jié)構(gòu)物頂部或上部某位置上設(shè)置慣性質(zhì)量，并配以彈簧和阻尼器與主體結(jié)構(gòu)相連。由于風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果可能與實(shí)際情況不一致，目前設(shè)計(jì)中考慮了將來(lái)設(shè)置TMD的可能性，作為實(shí)現(xiàn)控制風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)振動(dòng)的有效手段之一。 結(jié)構(gòu)控制圖14 不同水準(zhǔn)風(fēng)荷載下結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度根據(jù)RWDI的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果（圖14），結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)在10年一遇風(fēng)荷載作用下的頂點(diǎn)最大加速度約為8gal，可以滿足舒適度的要求。此外，通過(guò)詳細(xì)的風(fēng)洞試驗(yàn)考察一般風(fēng)洞試驗(yàn)中可能包含的不確定因素和過(guò)于保守的部分，以此進(jìn)一步提高對(duì)風(fēng)響應(yīng)預(yù)計(jì)的精確度。常用的可以有效減小風(fēng)荷載的形態(tài)優(yōu)化方法包括：圓弧倒角、契形立面、截面變化、擾流翼和立面開洞等。超高層建筑風(fēng)荷載較大，風(fēng)荷載效應(yīng)明顯。其研究由風(fēng)氣候分析、空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化和風(fēng)洞試驗(yàn)三部分組成。 風(fēng)工程研究為了保證抗風(fēng)設(shè)計(jì)的可靠性及準(zhǔn)確性，有必要對(duì)塔樓進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)以確定風(fēng)荷載。地震剪力取大震時(shí)的彈性地震作用力標(biāo)準(zhǔn)值，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮抗震承載力調(diào)
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