复杂超高层结构设计创新与实践二

复杂超高层结构设计创新与实践

中南建筑设计院股份有限公司

2013年李霆武汉保利文化广场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。武汉保利广场是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平面布置图2、基础与地下室设计2、基础与地下室设计2、基础与地下室设计地下室“隔水-排水”抗浮设计3、上部结构体系本工程地下4层，地上分为主楼、副楼及裙楼，主楼和副楼在1~8层与裙楼连接为一个整体。该工程建筑抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，场地类别为II类。二~八层平面主楼、副楼均采用“圆钢管混凝土柱+H型钢梁或钢桁架+钢筋混凝土核心筒”混合结构体系。上部结构九层平面3、上部结构体系十层平面3、上部结构体系两塔楼核心筒偏置一侧，为减小扭转，在主副楼南北两侧设置密柱，加强框架梁，形成较大刚度框架，提高结构整体扭转刚度。

副楼主楼十一~十五层平面3、上部结构体系副楼连接体主楼3、上部卡结构体赴系十六~二十案一层平秋面二十获二层~四十六层平面主楼3、上洁部结登构体日系结构三维模型3、上喇部结笑构体萌系3、上部信结构体承系3、上伸部结拾构体乐系3、上部叛结构体香系4、大跨鉴减震连免接体设级计主楼与蜜副楼在16~20层通过良钢结构霜连体相辰连，采够用刚接推方式，融主副楼数之间的孩相互约贪束作用留增大了玻结构自宅身的抗展扭扭转销。连接体对采用“2榀主抚桁架+次桁架揭转换”的布驰置方案默。沿42其.5炮m跨度体方向提的连恋接体拢外侧臣边设哲置两脖榀主桁架，与主修、副楼保结构刚咬接。4、大跨秤减震连抄接体设茎计在15层设筑置与敢主桁迟架正情交的四榀浩次桁腥架，两学端与本主钢坝桁架孙刚接浅；主拾桁架裳弦杆捆及斜薄撑均跌延伸妄至主什、副回楼尽悦端或健与筒扰体相崖连。4、大跨程减震连斤接体设倡计4、大拣跨减忽震连预接体屡设计4、大桶跨减惑震连后接体毕设计5、典型近节点设绩计5、典型钢节点设帝计5、典型吃节点设版计5、典编型节恳点设辟计城市况大客倾厅屋价盖滑抵动支梨座构汉造6、单层忠双向索宾网玻璃飘幕墙6、单共层双丽向索俗网玻洪璃幕隙墙主体结药构抗震注性能目羽标7、混延合减船震设夹计7、混合笑减震设垄计两栋提塔楼刘核心猎筒严犹重偏铃置，扭转较躲严重；两栋塔恨楼高度恳、质量遵相差很迫大，且听连接体似与高塔喜的一端表端部（钉而非中偶部）相块连，属严重狡不对千称连膜体高过层；连接导体跨爽度大，达42抱.5础m，共有眨五层，结构奇质量维大。主体押结构好特点哭及减侧震措怕施主体蜓结构段的特乎点导处致结河构扭壤转耦店连振拆动较鬼复杂波。为唇减小家及控雄制主服体结吴构的塔扭转韵，除必在塔额楼长叔向两破端加吉密框沾架柱钱外，苗还设滑置了很一批非线起性粘适滞阻锹尼器。7、混象合减降震设恐计主体结缸构特点洒及减震垄措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。粘滞阻幼尼器连蹄接节点7、混纷合减的震设腔计阻尼器满布置示铅意图7、混合勺减震设朗计通过计揉算分析掌发现，排连接体井主桁架筑的平面内删刚度对整体吵结构的狗动力特隙性有显禾著影响石。将主告桁架中滚间跨作删为调整五段，对妹该段范离围不设哈支撑或茶设支撑的，以及帝采用不魂同刚度伙支撑的飞情况进返行弹性街分析。7、混合艺减震设宣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。同时在壮中、大童震计算杆分析表理明下，珍若连体泊结构在瞎中部能滩上下错址动，将搅显著减输小主体删结构的胸扭转。7、混合斯减震设少计为实现宗上述目答的，连蜻接体主舒桁架中迷间跨腹饼杆采用屈曲互约束微支撑（BR蛇B），BRB在正常咬使用及桂小震下恼不屈服史，以保乘证正常追使用阶社段的结现构刚度挺，在中但、大震泡作用下睡，BR味B屈服耗枯能，连览接体在跪中部可挎上下错抽动，以有减小主隔体结构话扭转，湖并耗能贷保护连射体构件谨。BR窗B设计参陆数及布曲置位置墙。7、混合龙减震设婶计屈曲约隙束支撑车连接节愚点7、混合街减震设享计屈曲葛约束翻支撑炼布置也示意诞图7、混快合减哲震设煌计7、混摸合减发震设永计某屈曲裙约束支京撑杆件醒和与其依相邻的皇柱以及欧连体桁夺架某根闻斜撑的观耗能滞杯回曲线谊对比如靠下图所表示，BR段B的耗能袋能力远渠远高于做其他构原件。屈曲约束支撑与其他杆件耗能对比非线性彼粘滞阻漠尼器（速度缝相关型壮阻尼器劳）与屈曲株约束垒支撑BR嫁B（位移肝相关性冷阻尼器个）混合掘应用，液形成混合减情震体系，以肚实现撇减小犯及控胳制主唱体结甩构在易中、离大震私作用确下扭笑转的聋目的鱼。7、混赔合减碎震设笛计混合完减震普体系次的构拐成整体结老构计算裤分析结查果采用AN晶SY满S进行动力软弹塑势性分随析，对加阻锋尼器和不加痒阻尼牛器的结菜构进萍行了逗对比彩，以柳了解峡阻尼恒器对酬结构喊减震恼效果项。在桐罕遇络地震赤激励仰下的感对比崇如下本图表亚所示望。7、混合仙减震设角计设置阻疯尼器之务后结构的臂地震反碎应明显权降低，钳其中，驼加阻尼怠器后结胀构Y方向最径大加速海度反应偏降低了36.吗4%；结眯构最计大位邀移减欺小了11缸.9于%；层亚间位谜移角价减小东了约10程%。各层选位移萝包络祥图层间位筋移角包臣络图7、混合瞧减震设柴计重点部泽位结构撤计算分态析结果对于连体煤桁架疾钢结印构，进行谈了设置BR永B和不俭设置BRB的对比惯分析。书不设置BRB时，赌两榀弱钢结史构主纯桁架搞有少装部分催杆件盗发生击屈服别，其兔余大乔部分边杆件鼓尚处滥于弹菊性。在连接子体中部嚼设置BRB后，BR素B首先辣发生鼠屈服楼，进喊入塑瞎性状狭态，须其附赵近的估杆件衣应力灾有一幅定的稼降低鬼。7、混混合减挪震设妖计连体主限桁架典伯型时刻子应力云靠图结构模赚型振动答台试验本次其模型独试验庭的模但拟重哥点在俘保证类结构窗刚度国相似捉，并侄兼顾滥强度枪相似屑。考冠虑振话动台否的承欣载能晶力、律结构张重量谈等因盗素，苦确定流模型穷与原岛型的疫相似文关系添见下妻表。原结廊构设练计的个阻尼佳器在轻单层饥间布秋置，角但由请于阻重尼器镇最小盏加工绝尺寸眠的限在制，捞无法奶在缩莲尺模触型的笔单层哀间安煌装阻涝尼器络，因芝此采介取了踪蝶跨层卫布置私的方合法。叫保证访阻尼喇的相联似比泻关系椅。7、混合万减震设误计试验淡按照悦小震阵、中在震、腾大震驰的顺桌序加照载。鼻输入先的地贺震波贼同弹阵塑性怒动力镰分析仇用地柿震波蛛，分狠别进纪行X向、Y向的娱单向慈输入呼，再尝进行X+Y双向季输入译。每桶个工冶况又雄分为对安装美阻尼外器（鹊有控匠）和榜不安堤装阻猛尼器严（无洽控）鸟两种征情况另。阻尼屋器布怜置侧贸立面便示意杆图制作完挽成后的抢型试验蹦模7、混合存减震设姿计结构街模型津振动绵台试怠验在小震上和中震受下，结欧构未发谱现开裂旅破坏现认象，可丽认为结竖构仍处冻于弹性攻状态。旦在大震狼后出现洗裂缝，音主要出得现在主抄楼筒体虾连梁端真部，层久数集中呆在25~39层之且间，看可见暗上部某结构彼比较民薄弱,但整杨体结遣构仍舌保持仗良好嘱的整假体性殖。较之不告安装阻矿尼器，咽安装阻荷尼器后割结构柱助应变减秆小10仗.6醉%~13更.6源%，底裂部剪通力墙弃应变棒减小14息.6筋%~16.冠8%，主楼愉水平位缓移最大裙值减小11讲.3客%，副楼盒水平位佛移最大百值减小8%。7、混合杂减震设挽计8、楼板袖应力分耗析9、结论本工程命塔楼核生心筒严是重偏置徒，刚心烦与质心辣偏差较库大；两奏栋塔楼岸高度与酿质量差劣异较大肝等特点输导致结但构振动嫁非常复醒杂，扭攀转振动赞较大。尚为此本援工程选铲用了延辈性较好源的圆钢场管混凝沃土柱，笼并在长弦向两端算加密柱绑距以减傍小扭转专；同时姥设置了非线戏性粘批滞阻糟尼器和屈曲贵约束驶支撑霸（BR碧B），通鸣过混合减马震控制哀结构钞扭转理振动遇。在连纯体主殃桁架象中部疲斜腹吗杆采牧用屈曲约钞束支撑碎（BRB）可以始既可槐保证刮正常扛使用歉下的失刚度羞，便对于整虑体提妇升，垒又可素使在脊中、亡大震凝下连登体中狂部上集、下的错动雾耗能罚，减支小主弱体结荣构的执扭转欺，并逮保护晓连接润体其音他构距件，食起到婆“保坊险丝纱”的节作用刑。9、结论动力弹巨塑性时言程分析叫结果及蒸振动台摧模型对否比试验宇表明，混合减客震可以景发挥瓦其耗炼能减插震作循用，脑在降若低结批构位躲移、胳改善村构件荷受力济状况壶、提青高结起构整脾体抗秩震性菠能以两及降滤低非屈结构逐构件唉的地阳震反眯应等论方面级都可迅发挥概有效腔作用僵，减顺震效困果明垮显。合肥滨护湖时代逆广场56工程概栽况1.结构旺设配计57办公楼住层建筑四及结构邪布置图1.结冰构兄设盒计58酒店层洋建筑及西结构布猾置图1.结豆构喊设辫计59空中佳花园仪层建败筑及联结构雷布置郊图1.结构趣设伐计60上部屡结构潮的解菌决方被案1.结构耀设栏计611.结构痕设草计62采用拢一般校框架—核心帐筒，只下部惠有较课多楼宰层扭榜转位瞎移比霜超过1.延4。采用求巨型浮框架+框架-核心筒体后，结且构的各揪层扭转津位移比参均满足宴规范要盏求。采用死巨型壤框架+框架-核心茂筒后池，结构未霞出现两浆肢的局室部振型掀。1.结搭构宋设哑计631.结构叔设篇计641.结构顷设队计楼面梁险支承于蚁“连梁取”设计651.结构皇设卡计地震锦作用坊及参屿数选句用661.结构勺设铸计地震波络选用及枯时程分忧析671.结煤构轿设稀计④2层中风搏化砂质弄泥岩：fa=8鼓00核kP隙a，压缩剑性微小络。④1层强风抵化砂质省泥岩：fak=3尿80川kP果a，Es殃=2欢0.瞎0M晌Pa；③层粉歉土夹粉型质粘土邻：fak=3熊00芦kP扎a，Es雀=1长5.绕0M弟Pa；土层伐分布681.结构涝设债计C1栋桩然基布贤置桩长41米，跳最大铜桩身适直径3.7米，最建大扩底妨直径5.包3米。69结构捡超限源内容1.结构邻设叶计70结构抗务震性能究目标2.抗震性叠能化分接析——性能垂目标71有效勺质量虚系数虹及基锣底地乳震作弊用效出应2.抗震性斗能化分助析——静力杏弹性险分析72周期床与振喂型2.抗震码性能骡化分粉析——静力合弹性畏分析73结构冤扭转产位移悲比2.抗震喊性能睛化分底析——静力弹代性分析74框架声及剪谢力墙陷的剪喷力分椅担百控分比2.抗震注性能通化分虑析——静力脉弹性振分析75层间库位移魄角比顿较2.抗震姥性能身化分侧析——静力趣弹性吸分析76剪重比患统计2.抗震含性能颜化分旬析——静力弹苏性分析77层剪力网比较2.抗震性巨能化分迈析——弹性诵时程螺分析78层间倒位移萌角比健较2.抗震轿性能卖化分堤析——弹性时拌程分析79楼梯性肢能目标2.抗震性戚能化分置析——等效诱弹性庄分析伴（中/大震易不屈耻服设鉴计）80中震作袭用下受妈拉墙肢要验算2.抗震性务能化分苍析——等效弹援性分析乒（中/大震不耳屈服设胶计）81大震孝作用脸下墙害肢截耕面验妖算2.抗震估性能贪化分厨析——等效容弹性扣分析赔（中/大震不使屈服设鸣计）82整体