T复杂超高层结构设计创新与实践

复杂超高层结构设计创新与实践

1、工程概况主楼46层，大屋面标高209.9m；副楼20层，屋面标高101.0m；主副楼在16~20层通过钢结构连接为一个整体，连接体跨度为42.5m，立面呈“h”型。由两栋高度不同的塔体组成的大跨连体复杂高层建筑,总建筑面积为14.4万m2。1、工程概况二~八层建筑平面图1、工程概况九层建筑平面图1、工程概况十~十五层建筑平面图1、工程概况十六~二十层建筑平面图1、工程概况二十九层建筑平面图建筑剖面图2、基础与地下室设计基础础平平面面布布置置图图2、基基础础与与地地下下室室设设计计2、基基础础与与地地下下室室设设计计2、基基础础与与地地下下室室设设计计地下下室室““隔隔水水-排水水””抗抗浮浮设设计计3、上上部部结结构构体体系系本工工程程地地下下4层，，地地上上分分为为主主楼楼、、副副楼楼及及裙裙楼楼，，主主楼楼和和副副楼楼在在1~8层与与裙裙楼楼连连接接为为一一个个整整体体。。该工工程程建建筑筑抗抗震震设设防防类类别别为为乙乙类类，，抗抗震震设设防防烈烈度度为为6度，，设设计计基基本本地地震震加加速速度度为为0.05g，场场地地类类别别为为II类。。二~八层层平平面面主楼楼、、副副楼楼均均采采用用““圆钢钢管管混混凝凝土土柱柱+H型钢钢梁梁或或钢钢桁桁架架+钢筋筋混混凝凝土土核核心心筒筒”混混合合结结构构体体系系。。上部部结结构构九层层平平面面3、上上部部结结构构体体系系十层层平平面面3、上上部部结结构构体体系系两塔塔楼楼核核心心筒筒偏偏置置一一侧侧，，为为减减小小扭扭转转，，在在主主副副楼楼南南北北两两侧侧设设置置密密柱柱，，加加强强框框架架梁梁，，形形成成较较大大刚刚度度框框架架，，提提高高结结构构整整体体扭扭转转刚刚度度。。副楼主楼十一一~十五五层平平面面3、上上部部结结构构体体系系副楼连接体主楼3、上上部部结结构构体体系系十六六~二十十一一层平平面面二十十二二层层~四十十六六层平平面面主楼3、上上部部结结构构体体系系结构三维模型3、上上部部结结构构体体系系3、上上部部结结构构体体系系3、上上部部结结构构体体系系3、上上部部结结构构体体系系4、大大跨跨减减震震连连接接体体设设计计主楼楼与与副副楼楼在在16~20层通过钢结构构连体相连，，采用刚接方方式，主副楼楼之间的相互互约束作用增增大了结构自自身的抗扭扭扭转。连接体采用““2榀主桁架+次桁架转换”的布置方案案。沿42.5m跨度方向的连连接体外侧边边设置两榀主桁架，与主、副楼楼结构刚接。。4、大跨减震连连接体设计在15层设置与主桁桁架正交的四榀次桁架，两端与主钢钢桁架刚接；；主桁架弦杆杆及斜撑均延延伸至主、副副楼尽端或与与筒体相连。。4、大跨减震连连接体设计4、大跨减震连连接体设计4、大跨减震连连接体设计5、典型节点设设计5、典型节点设设计5、典型节点设设计5、典型节点设设计城市大客厅屋屋盖滑动支座座构造6、单层双向索索网玻璃幕墙墙6、单层双向索索网玻璃幕墙墙主体结构抗震震性能目标7、混合减震设设计7、混合减震设设计两栋塔楼核心心筒严重偏置置，扭转较严重；两栋塔楼高度度、质量相差差很大，且连连接体与高塔塔的一端端部部（而非中部部）相连，属属严重不对称连连体高层；连接体跨度大大，达42.5m，共有五层，，结构质量大。主体结构特点点及减震措施施主体结构的特特点导致结构构扭转耦连振振动较复杂。。为减小及控控制主体结构构的扭转，除除在塔楼长向向两端加密框框架柱外，还还设置了一批批非线性粘滞阻阻尼器。7、混合减震设设计主体结构特点点及减震措施施阻尼器的设计参数见下表。阻尼器相对速度与阻尼力关系通过计算得到粘滞阻尼器在大震下对结构的附加阻尼比在4%左右。粘滞阻尼器连连接节点7、混合减震设设计阻尼器布置示示意图7、混合减震设设计通过计算分析析发现，连接接体主桁架的的平面内刚度对整体结构的的动力特性有有显著影响。。将主桁架中中间跨作为调调整段，对该该段范围不设设支撑或设支支撑，以及采采用不同刚度度支撑的情况况进行弹性分分析。7、混合减震设设计连接体中段不设支撑时整体扭转相对较小，而设置较强支撑时整体的扭转会相对较大。故可通过减小连接体中段的刚度来控制整体的扭转效应。同时在中、大大震计算分析析表明下，若若连体结构在在中部能上下下错动，将显显著减小主体体结构的扭转转。7、混合减震设设计为实现上述目目的，连接体体主桁架中间间跨腹杆采用用屈曲约束支撑撑（BRB），BRB在正常使用及及小震下不屈屈服，以保证证正常使用阶阶段的结构刚刚度，在中、、大震作用下下，BRB屈服耗能，连连接体在中部部可上下错动动，以减小主主体结构扭转转，并耗能保保护连体构件件。BRB设计参数及布布置位置。7、混合减震设设计屈曲约束支撑撑连接节点7、混合减震设设计屈曲约束支撑撑布置示意图图7、混合减震设设计7、混合减震设设计某屈曲约束支支撑杆件和与与其相邻的柱柱以及连体桁桁架某根斜撑撑的耗能滞回回曲线对比如如下图所示，，BRB的耗能能力远远远高于其他他构件。屈曲约束支撑与其他杆件耗能对比非线性粘滞阻阻尼器（速度相关型型阻尼器）与与屈曲约束支撑撑BRB（位移相关性性阻尼器）混混合应用，形形成混合减震体系系，以实现减小小及控制主体体结构在中、、大震作用下下扭转的目的的。7、混合减震设设计混合减震体系系的构成整体结构计算算分析结果采用ANSYS进行动力弹塑性分分析，对加阻尼器和不加阻尼器的结构进行了了对比，以了了解阻尼器对对结构减震效效果。在罕遇遇地震激励下下的对比如下下图表所示。。7、混合减震设设计设置阻尼器之之后结构的地震反反应明显降低低，其中，加加阻尼器后结结构Y方向最大加速速度反应降低低了36.4%；结构最大位位移减小了11.9%；层间位移角角减小了约10%。各层位移包络络图层间位移角包包络图7、混合减震设设计重点部位结构构计算分析结结果对于连体桁架钢结结构，进行了设置置BRB和不设置BRB的对比分析。。不设置BRB时，两榀钢结结构主桁架有有少部分杆件件发生屈服，，其余大部分分杆件尚处于于弹性。在连接体中部部设置BRB后，BRB首先发生屈服服，进入塑性性状态，其附附近的杆件应应力有一定的的降低。7、混合减震设设计连体主主桁架架典型型时刻刻应力力云图图结构模模型振振动台台试验验本次模模型试试验的的模拟拟重点点在保保证结结构刚刚度相相似，，并兼兼顾强强度相相似。。考虑虑振动动台的的承载载能力力、结结构重重量等等因素素，确确定模模型与与原型型的相相似关关系见见下表表。原结构构设计计的阻阻尼器器在单单层间间布置置，但但由于于阻尼尼器最最小加加工尺尺寸的的限制制，无无法在在缩尺尺模型型的单单层间间安装装阻尼尼器，，因此此采取取了跨跨层布布置的的方法法。保保证阻阻尼的的相似似比关关系。。7、混合合减震震设计计试验按按照小小震、、中震震、大大震的的顺序序加载载。输输入的的地震震波同同弹塑塑性动动力分分析用用地震震波，，分别别进行行X向、Y向的单单向输输入，，再进进行X+Y双向输输入。。每个个工况况又分分为安安装阻阻尼器器（有有控））和不不安装装阻尼尼器（（无控控）两两种情情况。。阻尼器器布置置侧立立面示示意图图制作完完成后后的型型试验验模7、混合合减震震设计计结构模模型振振动台台试验验在小震震和中中震下下，结结构未未发现现开裂裂破坏坏现象象，可可认为为结构构仍处处于弹弹性状状态。。在大大震后后出现现裂缝缝，主主要出出现在在主楼楼筒体体连梁梁端部部，层层数集集中在在25~39层之间间，可可见上上部结结构比比较薄薄弱,但整体体结构构仍保保持良良好的的整体体性。。较之不不安装装阻尼尼器，，安装装阻尼尼器后后结构构柱应应变减减小10.6%~13.6%，底部部剪力力墙应应变减减小14.6%~16.8%，主楼楼水平平位移移最大大值减减小11.3%，副楼楼水平平位移移最大大值减减小8%。7、混合合减震震设计计8、楼板板应力力分析析9、结论论本工程程塔楼楼核心心筒严严重偏偏置，，刚心心与质质心偏偏差较较大；；两栋栋塔楼楼高度度与质质量差差异较较大等等特点点导致致结构构振动动非常常复杂杂，扭扭转振振动较较大。。为此此本工工程选选用了了延性性较好好的圆圆钢管管混凝凝土柱柱，并并在长长向两两端加加密柱柱距以以减小小扭转转；同同时设设置了了非线性粘粘滞阻尼尼器和屈曲约束束支撑（（BRB），通过混合减震震控制结构构扭转振振动。在连体主主桁架中中部斜腹腹杆采用用屈曲约束束支撑（（BRB）可以既可可保证正正常使用用下的刚刚度，便便于整体体提升，，又可使使在中、、大震下下连体中中部上、、下错动动耗能，，减小主主体结构构的扭转转，并保保护连接接体其他他构件，，起到““保险丝丝”的作作用。9、结论动力弹塑塑性时程程分析结结果及振振动台模模型对比比试验表表明，混合减震震可以发挥挥其耗能能减震作作用，在在降低结结构位移移、改善善构件受受力状况况、提高高结构整整体抗震震性能以以及降低低非结构构构件的的地震反反应等方方面都可可发挥有有效作用用，减震震效果明明显。合肥滨湖湖时代广广场56工程概况况1.结构设设计计57办公楼层层建筑及及结构布布置图1.结构设设计计58酒店层建建筑及结结构布置置图1.结构设设计计59空中花园园层建筑筑及结构构布置图图1.结构设设计计60上部结构构的解决决方案1.结构设设计计611.结构设设计计62采用一般般框架—核心筒，，下部有有较多楼楼层扭转转位移比比超过1.4。采用巨型型框架+框架-核心筒后后，结构构的各层层扭转位位移比均均满足规规范要求求。采用巨型型框架+框架-核心筒后后，结构未出出现两肢肢的局部部振型。。1.结构设设计计631.结构设设计计641.结构设设计计楼面梁支支承于““连梁””设计651.结构设设计计地震作用用及参数数选用661.结构设设计计地震波选选用及时时程分析析671.结构设设计计④2层中风化化砂质泥泥岩：fa=800kPa，压缩性性微小。。④1层强风化化砂质泥泥岩：fak=380kPa，Es=20.0MPa；③层粉土土夹粉质质粘土：：fak=300kPa，Es=15.0MPa；土层分布布681.结构设设计计C1栋桩基布布置桩长41米，最大大桩身直直径3.7米，最大大扩底直直径5.3米。69结构超限限内容1.结构设设计计70结构抗震震性能目目标2.抗震性能能化分析析——性能目标标71有效质量量系数及及基底地地震作用用效应2.抗震性能能化分析析——静力弹性性分析72周期与振振型2.抗震性能能化分析析——静力弹性性分析73结构扭转转位移比比2.抗震性能能化分析析——静力弹性性分析74框架及剪剪力墙的的剪力分分担百分分比2.抗震性能能化分析析——静力弹性性分析75层间位移移角比较较2.抗震性能能化分析析——静力弹性性分析76剪重比统统计2.抗震性能能化分析析——静力弹性性分析77层剪力比比较2.抗震性能能化分析析——弹性时程程分析78层间位移移角比较较2.抗震性能能化分析析——弹性时程程分析79楼梯性能能目标2.抗震性能能化分析析——等效弹性性分析（（中/大震不屈屈服设计计）80中震作用用下受拉拉墙肢验验算2.抗震性能能化分析析——等效弹性性分析（（中/大震不屈屈服设计计）