复杂结构的计算

1、复杂结构的计算第1页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二1、抗震性能设计5个表：结构抗震性能水准宏观损坏程度损坏部位继续使用的可能性普通竖向构件关键构件耗能构件1完好、无损坏无损坏无损坏无损坏一般不需修理即可继续使用2基本完好、轻微损坏无损坏无损坏轻微损坏稍加修理即可继续使用3轻度损坏轻微损坏轻微损坏轻度损坏、部分中度损坏一般修理后才可继续使用4中度损坏部分构件中度损坏轻度损坏中度损坏、部分比较严重损坏修复或加固后才可继续使用5比较严重损坏部分构件比较严重损坏中度损坏比较严重损坏需排险大修抗震性能目标结构抗震性能水准多遇地震设防烈度地震罕遇地震A112B123C134D14

2、5第2页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二不同抗震性能水准的结构构件承载力设计要求结构抗震性能水准结构构件部位关键构件普通竖向构件耗能构件1设计值复核设计值复核设计值复核2设计值复核设计值复核正截面按标准值复核；受剪承载力按设计值复核3正截面按标准值复核，受剪承载力按设计值复核正截面按标准值复核；受剪承载力按设计值复核；正截面按标准值复核，部分耗能构件进入屈服阶段；受剪承载力按标准值复核； 4标准值复核标准值复核，部分竖向构件进入屈服阶段；受剪截面满足截面限制条件；标准值复核，大部分耗能构件进入屈服阶段；受剪截面满足截面限制条件；5标准值复核（宜）；部分构件进入屈服阶段；

3、受剪截面满足截面限制条件；标准值复核，较多的竖向构件进入屈服阶段；受剪截面满足截面限制条件；标准值复核，允许部分耗能构件发生比较严重的破坏；受剪截面满足截面限制条件；第3页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二变形控制按抗规第4页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二结构单元塔楼建筑面积16687层数11平面尺寸AB()57.5545.20主要层高（m）3.50结构长宽比A/B1.27结构高宽比H/B0.95整体模型（包括两层地下室） 2、广东省人大代表之家结构超限分析第5页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二夹层（建筑首层与二层之间）

4、（首层嵌固端侧刚不满足）建筑二层转换梁（竖向构件不连续）0.5条第6页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二左大开洞（建筑四层） 大开洞（楼板不连续）大开洞（楼板不连续）大开洞（楼板不连续）跨层柱（楼板不连续）右大开洞（建筑五层） 竖向收进（尺寸突变）第7页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二错层（建筑六层） 错层第8页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二屋顶开大洞（建筑八层） 竖向收进（尺寸突变）上部标准层图（建筑九十一层）顶部标准层长宽比3.1第9页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二序号不规则类型简要涵义本工程

5、情况超限判别1扭转不规则考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2X向1.29 1/1481Y向1.33 1/1889是(0.5)2a凹凸不规则平面凹凸尺寸大于相应边长30等是是2b组合平面细腰形或角部重叠形是 3楼板不连续有效宽度小于50%，开洞面积大于30%，错层大于梁高是是4a侧向刚度不规则该层侧向刚度小于上层侧向刚度的80%无是4b尺寸突变竖向构件位置缩进大于25或外挑大于10和4米是 5竖向构件不连续上下墙、柱、支撑不连续是是(0.5) 6承载力突变相邻层受剪承载力变化大于75%无否不规则情况总结不规则项4 项超限情况第10页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二序号 不规

6、则类型简要涵义本工程情况超限判别1扭转偏大裙房以上30%或以上楼层数考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.5X向1.29 1/1481Y向1.33 1/1889否2 层刚度偏小本层侧向刚度小于相邻层的50%无否3高位转换框支墙体的转换构件位置：7度超过5层，8度超过3层无否4厚板转换78度设防的厚板转换结构无否 5复杂连接各部分层数、刚度、布置不同的错层、连体两端塔楼高度、体型或者沿大底盘某个主轴方向的振动周期显著不同的结构无否 6多重复杂结构同时具有转换层、加强层、错层、连体和多塔等复杂类型的3种无否不规则情况总结无不规则项 本工程高度未超过规定限值，结构类型符合现行规范的适用范围，不属于结构布置

7、复杂的钢筋混凝土高层建筑，但存在凹凸不规则、楼板不连续、尺寸突变、扭转不规则及竖向构件不连续等4项不规则，属于超限高层建筑。第11页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二小震中震大震转换柱、转换梁跨层柱、细腰处楼板弹性抗弯不屈服，抗剪弹性抗弯、抗剪不屈服框架柱弹性抗弯不屈服，抗剪弹性部分屈服，满足最小抗剪截面验算框架梁弹性部分屈服，满足抗剪截面验算大部分屈服，满足最小抗剪截面验算底部加强区剪力墙弹性抗弯不屈服，抗剪弹性允许部分抗弯屈服、抗剪不屈服普通剪力墙弹性抗弯不屈服，抗剪弹性部分屈服，满足最小抗剪截面验算剪力墙连梁弹性部分屈服，满足抗剪截面验算大部分屈服，满足最小抗剪截面

8、验算抗震性能目标C： 在多遇地震（小震）下满足抗震性能水准1的要求， 在设防地震（中震）下满足抗震性能水准3的要求， 在罕遇地震（大震）下满足抗震性能水准4的要求；结构构件承载力设计要求：结构抗震性能目标第12页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二小震反应谱和风计算软件SATWEGSSAP计算振型数1515第1、2平动周期（X向）1.2661（X向）1.1585（Y向）1.1371（Y向）0.9654第一扭转周期1.04451.0331第一扭转周期 / 第一平动周期0.82490.8918地震下基底剪力（KN）X5840.524969.78Y5870.965249.80结构

9、总质量（KN）（不含地下室）190182.33185945.82单位面积重度（KN/m2）16.3015.94剪重比（不足时已按规范要求放大）X3.07%2.80%Y3.09%2.95%地震下倾覆弯矩（KNm2）X188015.17172285.45Y198254.75185106.08有效质量系数X99.50%96.69%Y99.50%95.70%50年一遇风荷载下最大层间位移角（层号）X1/4009（10）1/7812（10）Y1/9994（7）1/9999（7）地震荷载下最大层间位移角（层号）X1/1481（12）1/1711（12）Y1/1889（8）1/1940（9）第13页，共90

10、页，2022年，5月20日，22点59分，星期二地震荷载下，层间位移角与上层的1.3倍或上三层平均值的1.2倍的比值中最大值（层号）X 0.85（12）Y0.95(14) 考虑偶然偏心最大扭转位移比（层号）X1.29（5）1.29（5）Y1.26（5）1.33（5）本层与上一层侧移刚度的比值的最小值，不宜小于90%；本层层高大于相邻上层层高1.5倍时,不宜小于110%；嵌固层时，不宜小于150% 。(层号)X1.08(10) 90%1.46(4) 150%1.11(8) 90%1.27(4) 150%Y1.05(10) 90%1.45(4) 150%0.99(9) 90%1.33(4) 150

11、%楼层受剪承载力与上层的比值 (80)（层号）X1.03（7）1.05（12）Y1.03（10）1.04（7）刚重比EJd/GH2X5.186.10Y6.678.10最大轴压比柱0.720.70剪力墙0.330.32第14页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二1、针对大震下底部剪力墙局部屈服及小震下框架地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩50%但不大于80%的情况，首先，通过提高约束边缘构件的配箍率、竖向分布筋配筋率等措施提高第一道防线的承载能力，其次，框架部分的抗震等级和轴压比限值按框架结构的规定要求，以提高第二道防线的承载能力。2、 模型结构层4层（夹层）底部作为结构底部嵌固

12、端，由于夹层部分楼板镂空，本层侧向刚度与相邻上层侧向刚度的比值为小于1.5。按照高规第条要求，对模型结构层4层（夹层）对应的地震作用标准值的剪力乘以1.25的增大系数。 第15页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二(完) 针对于结构存在夹层的情况，对其进行了全楼弹性板模型的计算，并对夹层的墙柱进行验算，结果表明两种模型整体结果相近，墙柱配筋均能满足要求。计算模型弹性板刚性板第1、2平动周期（X向）1.2736（X向）1.2661（Y向）1.1420（Y向）1.1371第一扭转周期1.05781.0445第一扭转周期 / 第一平动周期0.83060.8249楼层受剪承载力与上

13、层的比值 (80)最小值（层号）X1.03（10）1.03（7）Y1.01（10）1.03（10）50年一遇风荷载下最大层间位移角（层号）X1/3855（10）1/4009（10）Y1/9434 （8）1/9994（7）反应谱地震作用下最大层间位移角（层号）X1/1398 （12）1/1481（12）Y1/1738 （8）1/1889（8）刚性楼板与弹性楼板验算夹层第16页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二(完) 局部转换梁柱，转换梁跨度大于12m，根据高规第条规定，采用振型分解反应谱方法计算竖向地震作用效应。结果表明在竖向地震作用下，转换柱轴压比及梁柱配筋均满足要求。计

14、算软件不考虑竖向地震考虑竖向地震转换柱最大轴压比0.570.58不考虑竖向地震 考虑竖向地震 考虑竖向地震验算转换梁柱第17页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二弹性时程分析 楼层剪力曲线反应谱分析结果在弹性阶段对结构起控制作用。在Y向有两条地震波作用下存在有顶部4层的楼层剪力比振型分解法稍大的情况。第18页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二 （夹层 ）4层楼板90度地震Y向正应力剪力墙筒与板交接、楼板拐角处出现应力较大（去除节点应力集中，其余基本小于1.4MPa）凹凸不规则，细腰平面及楼板不连续等不规则情况，为确保楼板能可靠地传递水平力，采用GSSA

15、P进行了小震作用下的弹性楼板应力分析。楼板应力分析（细腰、右大开洞）11层楼板0度地震X向正应力第19页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二1、关键构件没有出现超筋的情况，正载面承载力验算满足中震不屈服的要求；2、关键构件的斜截面承载力验算满足中震弹性的要求；方向0度90度中震作用下最大层间位移角1/683（10）1/800（10）基底剪力Q0 ( kN )1442914998Q0 / Wt7.9%7.4%基底弯矩M0(kN-m)348510391665中震验算中震验算时层间位移角控制：1/400 第20页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二推覆方向0度

16、90度顶点位移（mm）102.883.6最大层间位移角1/3961/470基底剪力（kN）2469327136静力弹塑性分析（Pushover）大震验算时层间位移角控制：1/200 0度方向整体模型性能点处的塑性铰图红色墙体属拉弯损坏第21页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二3、粤电信息交流管理中心结构超限分析 本工程为超高层办公建筑，地面以上32层，其中1至4层为裙房部分，5至32层为塔楼部分，地面以下5层。 标准层平面图GSSAP结构模型（1）框架核心筒结构高度为153.5m，属超A级高层建筑； （2）在4层及32层有局部竖向构件转换，属于竖向抗侧力构件I类（墙）不连

17、续； （3）2层及3层开洞后，有效楼板宽度小于开洞处楼面宽度的50，楼板局部不连续； （4）塔楼与裙房形心位置偏置较大，引起较大的扭转反应； （5）核心筒剪力墙平面形状近似菱形，抗倾覆不利。第22页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二二层平面图三层平面图跨层柱与楼板不连续第23页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二 超限情况结构型式框架核心筒结构高度是否超限是（B级高度）150.5 m 130m是否复杂高层是（竖向构件5、32层局部转换）楼板局部不连续是（2层及3层）平面扭转位移比（所在层数）（对应层间位移角）平面扭转不规则90度方向Y向1.32（5）1

18、/223845度方向X向1.35（5）1/2018最大扭转位移比大于1.20，小于1.40，属于类扭转不规则结构竖向不规则否侧向刚度不规则无各层侧向刚度均大于相邻上一层侧向刚度的70，并大于其上相邻三层侧向刚度平均值的80，满足侧向刚度规则性要求竖向抗侧力构件不连续类不连续（5层、32层局部柱转换）楼层承载力突变楼层受剪承载力与上层的比值（75）（层号）0度方向0.94（31）135度方向0.90（31）超限情况总结4项（B级高度钢筋混凝土高层建筑，类扭转不规则，楼板局部不连续；类竖向抗侧力构件不连续）第24页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二1. 二、三层由于建筑的使用

19、要求楼面大开洞，形成局部15米跨层柱及11米跨层墙，计算中增加二层按夹层荷载输入、层高按11米的整高模型进行分析验算，设计中加大了跨层柱截面，并且柱及墙加内置型钢。2. 核心筒剪力墙中的端部转角墙，按异形柱控制轴压比小于0.5，全高加密箍并且内置型钢。另外在转角处作了水平加腋的加大截面的处理。超限处理主要措施第25页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二中震弹性计算简要结果方向0度90度45度135度中震作用下最大层间位移1/421（23、24层）1/414（23、24层）1/378（25、26层）1/422（22层）地面以上基底剪力Q0 ( kN )331023300235

20、36534347Q0 / Wt（不含地下室）4.40%4.39%4.71%4.57%基底弯矩M0(kN-m)2646385264141827092522765691关键构件无超筋中震验算第26页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二 2层楼板： 0度地震楼板面内最大主应力： 最大主应力（红色为主色）均小于1.57MPa（C35混凝土抗拉强度设计值）。 中震楼板应力分析第27页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二罕遇地震下基底受拉情况 主楼框架角柱柱底反力时程 所取主楼框架角柱位置 1）由于结构的高宽比不大，结构在地震作用下产生的倾覆力矩不是很大，在三向地震

21、作用下框架柱柱脚均未出现拉力，柱脚基本不需进行抗拉设计。2）核心筒剪力墙分为10组，最大拉力为17549KN，设计时与下面5层地下室重量叠加后复核基础的抗拔设计。剪力墙组号最大压力最小压力111320814602280914-132063113151-12412742137915263048-17549696458194679260226167810256037499917770-8951021908-2788核心筒剪力墙反力点编组核心筒剪力墙底部反力（KN，拉为负） 第28页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二1层楼板损伤情况 受拉损伤 受压损伤 受拉损伤 受压损伤 3层

22、楼板损伤情况 塔楼与裙房相连楼板轻微拉裂，基本无混凝土受压损伤 与剪力墙相连楼板轻微拉裂，基本无混凝土受压损伤 楼板损伤第29页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二12.6秒剪力墙受压损伤30.0秒受压损伤主要集中在13层以下的两片主受力墙，损伤面积占整片墙体截面面积的20%以下，满足“允许部分屈服，但不得发生剪切破坏”的性能指标。第30页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二转换构件与跨层柱30秒MISES应力图 30秒时刻塑性应变图30秒时5层转换构件及跨层柱的钢材MISES应力和塑性应变图，最大MISES应力为173MPa，均处于弹性状态。 第31页

23、，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二亚运会历史展览馆亚运会自行车馆亚运会篮球馆罕遇地震分析建议4、亚运会体育场馆弹塑性分析第32页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二侧立面图 前立面图 亚运会历史博物馆比赛期间的使用面积为3677，平面尺寸为56x35m，屋面高度25.8m。由观众平台下的展厅，螺旋坡道展厅以及两场馆的屋顶结晶连接体三部分组成。碗体结构悬挑33m，通过下部碗底托梁支承在核心筒，核心筒平面尺寸为8mx6.6m。历史展览馆结构布置 4.1 亚运会历史展览馆分析讨论：钢板剪力墙的耗能、长悬挑结构根部加强第33页，共90页，2022年，5月20日

24、，22点59分，星期二结构整体计算结果汇总作用地震波ELCENTRO天然波A组人工波B组人工波MIDAS计算前3周期T1=0.4581,T2=0.4365,T3=0.3647ABAQUS计算前3周期T1=0.4524,T2=0.4405,T3=0.3649MIDAS计算结构总质量（kN)86311ABAQUS计算结构总质量（kN)89184MIDAS中震反应谱基底剪力（kN)X向:16585 Y向:16321MIDAS中震反应谱最大剪重比X向:19.21 % Y向:18.90 %最大基底剪力（kN)-34719-2712332886-27646-29579-34838最大剪重比38.92%30

25、.41%36.87%30.99%33.16%39.06%顶点最大位移（m)X，Y，Z向X，Y，Z向X，Y，Z向0.0316,-0.0422,-0.15980.0395，-0.0374，-0.23780.0258，-0.0394，-0.1750考虑刚度损失后周期T1，T2，T3T1，T2，T3T1，T2，T30.4908，0.4627，0.38230.4997，0.4649，0.38540.4951，0.4622，0.3807第34页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二20秒时刻钢材塑性应变云图碗底支撑最大组合应力云图 小震下碗底支撑最大组合应力173MPa（设计强度295M

26、Pa的60%） 大震下动力弹塑性分析，结构碗底两边托梁进入塑性。（1）碗底托梁大震下进入屈服（2）核心筒刚度退化严重。5秒时刻 10秒时刻 15秒时刻 30秒时刻 剪力墙受压损伤时刻云图 结构薄弱部位第35页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二楼板受压损伤 楼板损伤主要是集中在边缘连接处，其他部位损伤较小。20秒时刻楼板受压损伤第36页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二优化措施:（1）墙体植入厚度为25mm钢板，增加剪力墙抗弯和抗剪承载力。 （2）在碗底处增加连肢墙体，起耗能作用。（3）加大碗底托梁在核心筒连接处截面，箱型截面尺寸 4008002020

27、改为 4008003030，减小截面应力。有效地减小了剪力墙混凝土受拉损伤的范围和程度。模型1-原方案 模型2-植入钢板 模型3-增加墙 核心筒混凝土受拉损伤对比 优化效果：第37页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二核心筒剪力墙在人工波作用下受拉损伤动画第38页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二（1）总建筑面积：25360m2 。共三层，建筑高度39.86m（屋面檐口高度17.96m），首层层高6.0m，二层层高6.06m, 三层层高5.6m。（2）楼层采用钢筋混凝土现浇框架结构，屋盖采 用局部双层的单层钢网壳结构。4.2 亚运会自行车馆整体三维模型

28、 分析讨论：罕遇地震下带阻尼器结构分析第39页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二结构整体计算结果汇总 计算模型屋盖支座径向滑动，环向铰接屋盖支座径向加阻尼F=300,C=2000,A=0.4F=800,C=1000,A=0.6质量(t)601926018760187周期(s)T10.67160.67160.6716T20.54130.54130.5413T30.53370.53370.5337最大基底剪力(kN)FXEl波111092-102620-106105TH波136878145704135034RH波-12735397520.386937.1FYEl波-12846

29、5-126123-127798TH波-123258-110124-106672RH波-144141-148201112406顶点最大水平及竖向位移(m)U1El波-0.14890.12340.1225TH波0.2684-0.1231-0.1533RH波-0.2372-0.1180-0.1081U2El波0.1181-0.0993-0.09412TH波-0.1144-0.1160-0.08404RH波-0.15450.1102-0.07843U3El波-0.1829-0.1418-0.1350TH波-0.2195-0.1943-0.1805RH波-0.1821-0.1318-0.1240第40页

30、，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二第41页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二第42页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二有阻尼下柱1,6,14,22轴力图 无阻尼下柱1,6,14,22轴力图 柱1 (-3092.9KN) 柱6(-2717.9KN) 柱14(-2930.8KN) 柱22(-3099.4KN) 柱1 (-3630.9KN) 柱6(-3201.1KN) 柱14(-2825.4KN) 柱22(-3035.1KN)第43页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二 结构下部采用混凝土，上部为钢结构。屋盖结构体

31、系由径向空腹刚架与环向联系杆件组成球面网壳, 直径120m。径向空腹刚架与横向联系构件组成壳体,支承于环向大桁架上（环向大桁架弦杆管内施加应力）。 屋盖结构布置 结构整体模型4.3 亚运会篮球馆分析讨论：减少屋盖重量减小地震力、屋盖刚度分布均匀可减少塑性应变第44页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二（1）网壳结构构件受力不均匀。屋盖构件普遍应力比较小，网壳中发生塑性应变的构件主要是屋面支撑以及径向下弦梁。（2）自重及地震力偏大。屋面支撑布置不合理。大震计算时发现：优化措施： （1）修改屋面结构布置，使结构受力均匀。（2）通过优化截面尺寸，减少屋盖重量。（3）在外围环向弦杆

32、施加预应力，减小屋盖竖直方向位移。15秒时刻网壳钢材塑性应变 第45页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二杆件名称原方案截面尺寸优化后截面尺寸BHT1T2BHT1T2大门圈梁（P）0.60.025000.50.02500外侧Y柱（P）0.50.014000.40.01200刚性圈梁下弦0.40.40.0250.0250.30.30.0160.016刚性圈梁腹杆0.40.40.020.020.30.30.0160.016屋面刚性支撑（P）0.2450.01000.2450.01200注：（P）表示钢管截面， B为直径， H为壁厚;其他为箱形截面，B为高度， H为宽度， T1为

33、左右腹板厚度， T2为上下腹板厚度。主要截面尺寸优化前后对比 屋面杆件布置示意图初始预应力加载图（单位：KN/m2 ）第46页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二优化前后钢构件弹塑性发展状况对比时间（S）环梁径向梁屋面支撑外钢柱和外环连梁内钢柱优化前优化后优化前优化后优化前优化后优化前优化后优化前优化后0未屈服未屈服未屈服未屈服未屈服未屈服未屈服未屈服未屈服未屈服5 未屈服 未屈服 3根1.223e-3未屈服 未屈服 未屈服 未屈服 未屈服 4根 -1.018e-3未屈服-7.315e-510 1根 2.3e-4 2根1.3e-514根-2.3e-3较多1.7e-332根-

34、1.1e-324根4.7e-415根-7.2e-419根2.2e-34根-9.2e-32根7.3e-5158根2.9e-47根-6.8e-4较多3.5e-3较多1.9e-3较多-1.1e-3较多7.6e-4较多-1.6e-324根3.3e-34根-5.1e-32根7.3e-5208根9.8e-410根-6.8e-4较多3.2e-3较多1.9e-3较多-1.1e-3较多-7.6e-4较多-1.1e-325根3.5e-34根-5.0e-32根7.3e-5a) 优化前b) 优化后优化前后屋面刚性支撑10秒时刻塑性应变图：第47页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二4.4 罕遇地震

35、分析建议 模型常见问题（影响迭代收敛和准确性）：模拟施工计算、节点偏心、铰接模拟、钢构件稳定性验算、空间楼板参与计算、预应力荷载、阻尼器参与计算、索单元模拟（1）三向地震耦合计算，且竖向地震为主单独计算（2）钢结构延性好，混凝土柱、墙提高延性（3）减轻屋盖，减少地震力（4）结构布置尽量均匀对称（5）阻尼器可有效减少屋盖地震力向下传递（6）腹杆与上下弦杆刚度匹配（7）预应力加强屋盖竖向刚度第48页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二5、北部湾体育中心结构优化和多点多维地震输入分析整体三维模型图 结构体系及特点：本工程“彩虹”屋盖最大落地跨度241米、最大空间跨度252米，平均

36、跨度大于120米，属跨度超限。结构形式为斜交人字形管拱桁架结构，局部增设钢管混凝土柱以增强结构的稳定和减少局部应力过大，不是常见的空间结构形式。第49页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二优化前后屈曲对比加钢板前 加钢板后 没加钢板前，结构在工况（恒载+活载+正压风）下第一阶屈曲因子为8.09，在屈曲位置上表面加5mm钢板，结构第一阶屈曲因子13.93。第50页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二拉索布置示意图在桁架底部，共布置六条预应力拉索预应力索第51页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二原结构模型的位移（最大位移：574mm）优

37、化后结构模型的位移（索张拉力为50吨，最大位移：505mm，降低12%）第52页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二地震传播过程的行波效应和局部场地效应 多点多维地震输入分析建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）条：平面投影尺度很大的空间结构（跨度大于120m、或长度大于300m、或悬臂大于40m的结构），应根据结构形式和支承条件，分别按单点一致、多点、多向单点或多向多点输入进行抗震计算。按多点输入计算时，应考虑地震行波效应和局部场地效应。第53页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二北部湾体育中心第54页，共90页，2022年，5月20日，22点

38、59分，星期二北部湾体育中心多点多维地震输入分析多点激振Y向位移一致激振Y向位移波形不同。从振幅上看，多点输入对曲柱的影响相对较小（红色），而钢结构部分受多点输入的影响较大，在多点输入下的位移最大值是一致输入下的2.7倍左右。第55页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二北部湾体育中心多点多维地震输入分析0.96秒时多点激振下的整体位移0.96秒时一致激振下的整体位移3.6秒时多点激振下的整体位移3.6秒时一致激振下的整体位移第56页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二6、 超高层结构弹塑性分析招商局广场办公楼名盛广场弹塑性分析建议第57页，共90页，20

39、22年，5月20日，22点59分，星期二6.1 招商局广场办公楼1、 16根周边柱自首层到11层外倾2.23 之后到顶层的部分内倾1.27；2、 底部有16根20m高的穿层柱，柱直径1-9层为1400 mm，10-11层为1200mm，12层以上为1000mm；3、 结构34层处剪力墙出现内缩，剪力墙内筒底层厚为900mm，到剪力墙出现内缩楼层剪力墙厚减小至600mm。计算模型 本工程高度191.22m的超B级高度高层建筑，塔楼45层。高层办公塔楼结构体系采用框架-核心筒结构。34层内缩剪力墙楼层平面图20m高柱顶楼层平面图分析讨论：鞭梢效应、首层20m钢管柱第58页，共90页，2022年，5

40、月20日，22点59分，星期二 (X: 0.388m Y: 0.470m) (X: 1/289 44层 Y: 1/340 15层)人工波X主方向作用下结构层位移和层间位移角曲线 层位移和层间位移角 (X: 0.327m Y: 0.550m)(X: 1/338 45层 Y: 1/294,16层)人工波Y主方向作用下结构层位移和层间位移角曲线Y向的层间位移明显大于X向的层间位移，X向的层间位移角在34层突然增大。第59页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二核心筒剪力墙反力点编组 核心筒剪力墙底部反力（kN，拉为负） 核心筒剪力墙分为10组，其中第2、3、4、7、9、10组墙均出

41、现拉力，最大拉力为30814KN。根据拉力值，3号墙的抗拉配筋率至少为0.57%，2号墙的抗拉配筋率至少为0.84%。剪力墙组号最大压力最小压力最大剪力14587467418610512402437-22122323063410149-30814303144377616-20439343585540668740677361438142480184537139757-7319134958102079713011636999173-635967981091209-62216544第60页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二外框斜柱塑性应变与刚度退化 整体斜柱钢材塑性应变 受压刚

42、度2、受拉刚度有所退化，主要集中在斜柱变角度处1、斜柱塑性应变较小，最大值为5.29e-9受拉刚度3、受压刚度无明显退化因为塑性应变均较轻微，设计中通过加厚外框柱的壁厚使外框柱达到了不屈服的性能目标 第61页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二20m处楼面板的受压损伤(30s) 斜柱变角度处的楼板（17层）的受压损伤(30 s) 楼板的受压损伤 除了外框筒拐角处楼板有轻微受压损伤外，其余部位未见有明显的混凝土受压损伤。第62页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二 1、底部两角有轻微受压损伤；2、底部和剪力墙收进根部有大面积的混凝土拉裂。剪力墙损伤情况 各

43、榀剪力墙轴线编号轴1剪力墙受压损伤图轴1剪力墙受拉损伤图第63页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二 较多的连梁出现了不同程度的受压损伤,剪力墙底部和收进处少量损伤外，主要剪力墙均未出现明显的受压损伤。32层收筒处底部最后时刻受压损伤图剪力墙达到“允许部分屈服，但不发生抗剪破坏”的性能目标；第64页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二位于广州市北京路商业街，占地16400平方米，建筑面积超12万m2，裙楼为5层及10层，塔楼32层，地下室4层，底板面标高-20米，总建筑高度为168米。6.2 名盛广场分析讨论：无梁楼盖第65页，共90页，2022年，5月

44、20日，22点59分，星期二楼板受拉损伤 受拉损伤（平面图为第34层）USER1人工地震波 EICENTRO地震波30层至40层四周外挑部分出现受拉损伤第66页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二楼板受拉损伤动画 第67页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二 塔楼标准层外圈梁型钢拉通情况塔楼标准层平面计算结果显示节点处不能满足节点抗冲切和抗弯的要求，采用了一种新型内置型钢混凝土板柱节点加强。 名盛广场节点分析第68页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二边节点模型混凝土实体模型图所埋型钢模型图混凝土部分：板面积为9000mmX9000m

45、m，厚250 mm；方柱为钢筋混凝土柱，在板的正中间，截面为1100mmX1100mm，柱配筋等代成厚5mm的钢板，封口梁底筋等代成厚5mm的钢板。型钢部分：剪力键高度均为150 mm，上下混凝土层厚均为50 mm；型钢从柱中伸出1400mm、柱边伸出1000 mm；上下环板宽度均为200mm；横向板厚度均取20mm，竖向板（或加劲肋）均取20mm。第69页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二混凝土受拉损伤图2.2倍荷载时受拉损伤图柱混凝土核心区的套箍作用 2.2倍荷载时，板面放射性的红色区域，其形状如同型钢形状的扩散，混凝土受拉刚度已退化了近百分之七十，混凝土受拉基本退出

46、工作，由型钢承受大部分作用力。形状如同型钢形状的扩散,型钢承受大部分作用力第70页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二（1）三向地震耦合计算（1：0.85：0.65）（2）结构布置两向弹性刚度接近（3）大震下两向屈服机制接近（4）竖向变刚度处上下层应加强，提高延性（剪压比0.1以下）（5）楼板参与弹性和弹塑性计算（6）连梁刚度不能太小（7）外框控制轴压比、内筒控制剪压比6.3 弹塑性分析建议 模型中的常见问题：构件承载力不足、模拟施工计算、次要构件处理、畸形单元不收敛、构件钢筋与施工图不符、楼板不参与计算第71页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二7、东

47、莞海德广场-双塔连体结构弹塑性分析三维结构图标准层平面（6层）连体部分平面（35层）地下2层,地上塔楼39层, 采用框架核心筒的结构体系，高161m ,由平面为切角三角型的对称双塔构成,在第35层至屋面层通过空中连廊连接。连廊底部高度129.8m ,跨度27.7m ,总高度16.8m。 第72页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二连体结构4特点（1）连体下部楼层与连体楼层相比，结构刚度和抗剪承载力突变；（2）扭转效应显著。各塔楼之间的振动互相耦合，容易引起较大的扭转反应。两个塔可以同向平动，也可相向振动。而对于连体结构，相向振动是最不利的。（3）连接体部分受力复杂。连体结构

48、由于要协调两个塔的变形，因此受力复杂。竖向地震作用的影响也较明显，有时甚至是控制工况。（4）连接方式多样。连体结构的连接方式大致分为两种，一种是强连接，另一种是弱连接。 第73页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二11项计算要求（1）应采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力和位移的计算。（2）抗震计算时，要考虑偶然偏心的影响，振型数要足够多，以保证振型参与质量不小于总质量的90%。 （3）由于连体结构采用强连接形式，结构的扭转效应非常明显，因此在地震作用时宜考虑双向地震作用的影响。 （4）应采用弹性动力时程分析进行补充计算。采用弹塑性静力或动力分析法验算薄弱

49、层弹塑性变形。（5）连体结构下部楼层经验算如为薄弱层，按高规第条的规定，竖向不规则结构其薄弱层所对应的地震作用标准值的地震剪力应乘以1.25的放大系数。在软件中应在总信息内指定薄弱层。 第74页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二（6）控制连体部分各点的竖向位移，以满足舒适度的要求。（7）连体应考虑竖向地震的影响。可采用考虑竖向振型的方法和重力荷载代表值乘以竖向地震作用系数的方法进行计算分析。（8）连体结构中连接部分的楼板狭长，在外力作用下易产生平面内变形，应将该部分楼板定义为弹性楼板。（9）连体结构中的连接部分宜进行中震验算，其主要受力构件宜满足中震弹性设计要求，且保证连

50、接体支座处在中震作用下不屈服。（10）连体结构中的连接部分按实际情况考虑模拟施工。（11）连体结构风荷载计算比较复杂，高规第条规定：当多栋或群集的高层建筑相互间距比较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单栋高层建筑的体型系数s乘以相互干扰的增大系数。第75页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二Y向地震下第36层（连接体楼层）拉应力云图（kN/m2）Y向地震下第36层（连接体楼层）压应力云图（kN/m2）较大应力的区域是与结构的主X轴成45度的带状区域，说明结构在主Y方向的地震作用下会发生明显的扭转效应 连体部分板应力分析第76页，共90页，2022年，5月20日，2

51、2点59分，星期二连体部分模拟施工 巨型桁架及吊杆示意图“刚度和荷载均采用逐层叠加”方式计算的吊杆轴力图吊杆轴力为压力是不符合实际情况 第77页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二连体部分模拟施工一次性加载计算的吊杆轴力图分段加载方式计算的吊杆轴力图右边的两根吊杆的轴力值比左边的两根小太多，不合理 两种情况吊杆的轴力是拉力 第78页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二罕遇地震下弹性与弹塑性层间位移角包络比较结构左塔Y向层间位移角 结构右塔Y向层间位移角第79页，共90页，2022年，5月20日，22点59分，星期二顶点水平位移时程罕遇地震下场地波主方向向地震作用计算结果位移控制点位置示意从顶点位移的平衡位置看，左塔刚度损失较大，振动结束后，相比原位置有（-50mm，65mm）的不可恢复的偏心，右塔相对好一些，振动结束后有（-10mm，-50mm）的不可恢复的偏心，而连体部分基本处于弹性，最终位置受两塔影响，有（-30mm，0mm）的偏心。 连体23204左塔22554右塔22626第80页，共90页，2022年，5