特大地震作用下超限高层结构破坏特点

特大地震下超限高层结构破坏特点分析报告人：焦柯Content1、特大地震下框筒结构破坏特点分析2、受拉剪力墙抗震性能分析3、高层结构抗震优化设计软件GSOPT应用1、特大地震下框筒结构破坏特点分析3007地块框架核心筒172.0m005地块框架核心筒174.6m港航中心框架核心筒248.5m绿地中心框架核心筒175.2m实际发生的几次大地震远大于建筑物设防要求。针对7度区7栋按中国规范性能C设计的超高层框筒结构，通过加载特大地震（400cm/s2），分析这7栋超高层结构的破坏特点。1、特大地震下框筒结构破坏特点分析7栋超高层结构模型4城际中心框架核心筒172.4m华强1栋钢框架核心筒299.7m华强3栋框架双核心筒183.3m1、特大地震下框筒结构破坏特点分析构件类型大震（所占组百分比）特大地震（所占组百分比）连梁B至IO：占45%IO至LS：占25%LS至CP：占10%B至IO：占15%IO至LS：占35%LS至CP：占50%框架梁B至IO：占40%IO至LS：占20%LS至CP：占2%B至IO：占35%IO至LS：占30%LS至CP：占15%007地块-梁破坏大震特大地震特大地震计算发现破坏特点：（1）梁损坏严重，框架柱损坏较轻；（2）部分剪力墙损坏严重；（3）剪切破坏是结构整体失效的主因；1、特大地震下框筒结构破坏特点分析大震特大地震007地块-柱破坏构件类型大震特大地震框架柱塔楼顶、裙房顶、加强层上下层拉弯破坏破坏范围和程度加大剪力墙个别墙剪切破坏部分墙剪切破坏：核心筒刚度突变处、加强层及结构底部构件类型大震（所占组百分比）特大地震（所占组百分比%）框架柱B至IO：占2%IO至LS：占1%LS至CP：占0%B至IO：占5%IO至LS：占2%LS至CP：占1%剪力墙B至IO：占30%IO至LS：占2%LS至CP：占1%B至IO：占40%IO至LS：占5%LS至CP：占10%23层以上部分剪力墙取消位置的剪力墙剪切破坏1、特大地震下框筒结构破坏特点分析特大地震：剪切破坏主要出现在核心筒刚度突变处、加强层、底部剪力墙。绿地中心21层以上剪力墙取消底层剪力墙破坏首层外围剪力墙出现拉弯屈服华强1栋加强层剪力墙剪切破坏剪力墙拉弯屈服1、特大抢地震钟下框腾筒结碍构破咬坏特点分析特大地震：结幸构竖端向无神明显欲刚度型突变恢，只拘有个周别墙朝肢剪壳切破燃坏！城际中心剪力墙剪切破坏范围较小少量卧剪力毙墙拉谊弯屈辜服部分摘墙肢更轻度轨损伤右，未饮发生娘严重足受压筐损伤华强3栋1.孤1特大地震下结构缠整体破坏债时若诉干指缓标分析基底忌剪力娃和位棵移角9

基底剪力比值位移角比值层间位移角

7度/小震8度/小震8度/7度7度/小震8度/小震8度/7度8度007地块5.917.651.296.438.061.251/116005地块6.057.551.256.358.081.271/119绿地中心5.427.391.365.549.111.641/101华强1栋4.154.361.056.476.921.071/104港航中心4.387.171.644.419.052.051/70城际中心4.565.571.225.4811.982.191/84华强3栋3.666.151.688.1212.321.521/66平均值4.886.551.346.119.361.531/901）00德7地块、00强5地块调和绿地适中心撑：取消上部机剪力墙竖向绿刚度确突变乡丰，层间位梢移角较小，但出析现剪力惩墙剪冤切破坏；2）华强1栋：加强望层造成竟刚度柱突变，层间泼位移伍角较小涉，出泡现剪力墙剪屠切破坏医。3）港航中蓬心、遭城际蠢中心屯和华搬强3栋：破坏腥时刻磁的层霸间位惑移角来较大，虽然华强3栋存在辞框支型结构触，但每框支寨剪力感墙为耗斜墙筐，避栏免了胸刚度泪突变分现象侍。1.丘1特大地震自下结构位整体访破坏慕时若码干指晨标分级析位移狼比10

007地块005地块绿地中心华强1栋港航中心城际中心华强3栋小震位移比1.211.411.391.011.031.121.23破坏时刻位移比1.331.551.291.001.011.151.60总结浅：小钞震计母算位卡移比姓较大窝，则欺特大逼震下晒结构在破坏找时的由位移养比也倘较大脏；位奔于外碰框的潜剪力端墙破剃坏，悉对结宜构的抗匹扭刚附度削弱阀更大颤，位幕移比纷也更椒大。00混7地块耕项目赔左右译两边钢柱位感移22悬s时刻由于抗结构贝破坏比较舍严重，楼滑层位移贺比增大。构件熔破坏比较拉严重1.之1特大地震亏下结构园整体倾破坏讲时若吉干指兴标分狠析框架谎柱分俘配剪丽力11总结裕：特陵大地法震下框架柱二道牲防线择起一碑定的作用，由焰于框邀架梁旁过早步屈服禁出铰霞，框沟架柱凑作用迹有限零；即沈使框酿架柱型分配泛剪力秀较大罢，框架柱最聋大剪屋压比没有予超过0.赌15。最大纵值0.读09锹81.礼1特大地震菊下结构腹整体泼破坏势时若头干指王标分坑析结构研耗能限分析00大7地块眯构件透塑性勾耗能城际鞠中心指构件溉塑性雪耗能剪力墙耗港能明显昌增大总结胖：应赖避免剪力墙塑桃性耗能突然增加脚，提高墙肢延性。25饱s右侧啊墙剪粗切破坏21侵s左侧双墙剪绑切破贿坏剪力墙耗际能平缓愈增加1.余2剪压比控制问题剪力步墙抗寺剪承结载力滨分析厚度70哄0m瓜m，长纹度71池50救mm，混释凝土狡等级孔为C6相0，抗待压强痛度标宣准值38尘.5汪N辜/m脑m2，抗半拉强觉度标犹准值2.瞧85船N搏/m桂m2，水腔平和默竖向脆分布擦钢筋科配筋伤率0.狸6%，暗凉柱配帆筋为40格0*型10小mm方钢管；混凝奇土模垄型型钢咱模型钢筋桃模型总结疾：在无轴避向力阀或在轴再心受驳拉作歌用下，汉剪力啄墙抗香剪承殖载力怨显著下降旋！初始荷载剪力墙破坏时加载剪力值剪压比破坏形式0.2fc*A轴压力作用20250kN0.116剪切破坏无轴力9200kN0.053剪切破坏ft*A轴拉力作用2200kN0.012剪切破坏1.甜2剪压比控制问题剪力渗墙抗遍剪承粮载力阁分析0.玻2f诉cA轴压力下剪力墙受吨拉损症伤剪力革墙钢男筋应此力在无轴辣力作交用下剪力墙受悲拉损伤剪力舞墙钢筋应力加载歇到92抱00妙kN剪力墙出衡现明显原斜裂亲缝。分布拍钢筋拍及端豆部边表缘构晴件的斗钢筋愚均屈服。加载开到20虎25柜0k监N剪力墙突锯然发灯生剪川切破未坏，分领布钢筋射及端聚部边羽缘构御件的灭钢筋答均屈绕服剪力掉墙钢筋窝应力在ft宵*A轴拉胃力作用撒下剪力墙受拉损伤加载无到22毛00和kN剪力墙出散现剪僻切破坏糟。分奖布钢筋题屈服针，端计部边设缘构脸件的鸣钢筋渠未屈披服。1.愧2剪压比控制问题剪力泊墙抗砖剪承品载力傻分析取整缸体模静型剪力墙的躲最不赴利轴污力弯自矩组砖合进写行正轮截面渣承载略力验成算，床都满铲足要求；墙在最仿小轴凤压力55袜4k逐N时，清弯矩疲值15就34匪kN抬.m，剪成力98债65逐kN（剪压厅比约0.次06），关接近队剪切虫破坏未。墙正匠截面焦承载鞭力验辽算总结阴：钢德筋混继凝土悦墙肢志的轴壁向压天力较督小或西处于踩受拉胀状态侄时，字按规叶范性遥能水善准4的剪喘压比谢限值0.扛15控制催受剪利是不钻够的镰。

结构体系高度(m)层数高宽比核心筒尺寸筒高宽比最大拉应力/ftk沈阳华强1栋钢框架-核心筒299.7708.424.5*24.512.22.5珠江新城F2-4地块框架-核心筒280.0556.119.2*21.214.51.5广州华南国际港航中心框架-核心筒248.5525.921.6*21.611.51.0德国中心框架-核心筒239.4586.020.6*23.011.61.1沈阳华强3栋框架-双核心筒183.3536.98.9*17.720.61.4广州金融城绿地中心框架-核心筒175.2404.812.3*38.114.22.2广州金融城005地块框架-核心筒174.6435.210.5*42.016.61.9广州城际中心框架-核心筒172.4395.013.9*30.712.41.7广州金融城007地块框架-核心筒172.0405.012.1*37.514.22.2琶洲AH041006地块框架-核心筒160.0377.111.0*24.014.53.9珠江新城D3-2地块框架-剪力墙157.0364.412.8*18.012.31.5粤电中心框支-剪力墙154.0335.011.4*22.613.51.42、受拉剪力透墙抗震狐性能找分析根据7度区12栋超圆高层肾结构押的统盾计，厕在双睛向中震作招用下准底部不剪力蓄墙拉应绕力一仓般在1.楚0~桨2.符5f粪tk之间掩，当核心么筒偏缴置时，犯会出摧现更愧大拉毛应力蔽比。2、受拉剪力嫁墙抗震跟性能分析在中震宾作用内下底产部剪竿力墙拉应姿力不大于2*ft翻k时，躁目前短常规司的处添理办堂法是描在剪欢力墙茅内埋较置型今钢或钢板来承煮受中只震产健生的犁拉力。当底部剪力回墙拉鉴应力慢大于2*阵ft刑k时，加型爷钢能环否满敞足结构瞧抗震蜓性能要求？2、受拉剪力似墙抗震肝性能分析

1.0恒+0.5活地震力组合拉力放大后的地震力放大后组合拉力拉应力比放大系数轴力（kN）-94012021210811228391337724%W1剪力墙拉捞力（百正值桥为拉液，负绒为压按）中震罩不屈沿服计溪算的拉力廉放大软件柿计算的中震不浸屈服设计围最大拉力，包粥括了因廊为结彼构不匆满足大规范福对剪屯重比祝、刚灭度比、承鬼载力荐比等的要秋求所亲进行提的楼猫层地雪震力迁放大雕，譬确如琶洲项目W1墙肢不满足思剪重支比要藏求，放大1.周12挥7，按放叔大后葱的组雕合内觉力计眼算墙叉肢拉瞎应力慢比3.改94，若按哭不放大地震貌力计算拉应码力比3.列19，放砖大了24再%。总结曾：根群据中震计算判断句受拉房诚剪力技墙时侵，不亲宜调迁整楼伙层地腥震力姑，否夹则偏胖心受突压墙萍可能挑判断辨为偏烂心受难拉墙兄，或质增大结拉应香力比。2、受拉剪力恢墙抗震介性能分析琶洲AH奇04再10我06地块驻采用帖框架-核心撑筒体屈系，高16石0m，1-率4层型给钢混凝搬土柱猎，5层及以上吵钢筋套混凝样土柱，泽剪力艘墙厚度湿底部80柴0m而m收至龟顶部50屈0m饱m，剪努力墙秆和柱乳混凝唤土强裁度C6僚0，型邮钢强瓦度Q3桌45，标准贤层平捷面核怨心筒死偏置。大震采用PE炉RF速OR锻M-吹3D软件介计算烤。三维敲计算咸模型首层劲平面克示意亏图中震计算墙肢拉应探力比超深过3.教0，分析墙内加型钢对抗拉性能影响拼。2、受拉剪力板墙抗震秒性能分析构件中震性能要求（性能C）中震计算结果大震性能要求（性能C）大震计算结果验算情况底部加强区剪力墙抗弯不屈服，抗剪弹性未出现超筋抗弯、抗剪不屈服底部部分剪力墙拉弯屈服；个别剪力墙剪切破坏中震满足，大震不满足主要Y向的转角剪力丈墙出呼现剪处切破即坏底层域剪力朗墙发薪生屈窄服底部怖楼层现剪力冤墙混暴凝土屋发生轻微受压你损伤本工旬程性它能目妨标定悄为C，由愉于在大终震作壶用下城底部车加强仇区剪疫力墙铸出现团拉弯咽屈服俊和剪哀切破耽坏，帜结构沫不能恐满足胸性能C抗震驶性能要贿求。2、受拉剪力存墙抗震李性能分析中震16津87恩1k车N大震12委60菜0中震30摄45终kN中震82尖28妹kN柄.m大震11腥77大震-1典35编0墙W4中震与大震蒸下拉力丢最大挽时刻垄内力比较：（1）大震队下剪舌力墙惠最大穿拉力小于指中震反户应谱法计算闷拉力计；（2）底续部轴拉力最大甲时刻，弯吼矩较小失，剪领力并滴不小。总结透：偏谜心受总拉剪隆力墙兽抗弯博、抗念剪能躬力大矛大削茎弱，谎加型赞钢不揭单解坏决抗粉拉，爬还要朗解决愚抗剪埋问题障。轴力剪力弯矩2、受拉剪力倍墙抗震笑性能分析

基底剪力(kN)层间位移角模型1（无型钢）553621/109模型2（1倍型钢）571101/108模型3（2倍型钢）598551/108最大强基底鸣剪力层和层我间位插移角31枣33前778将2916刮09刚524托45鞋1模型1模型2模型362蓝67侨415刷65因832练19叼048层90简2三种亲计算模型比较念：1~闻3层加型搞钢1倍型钢：按霸照中尤震墙专肢轴鼻拉力祖计算炼的型执钢面竹积。2、受拉剪力敞墙抗震终性能分析AZ歼1暗柱晴钢筋绕应变嘱时程末曲线无型良钢最呆大拉筋应变0.汤00绣351倍型鲜钢最巾大拉陷应变0.租00火252倍型舟钢最灭大拉局应变0.浇00呢15最大苗压应志变变杂化不渠大三种续计算模型比较说：无可型诞钢：暗柱区钢筋的拉邪应变超过屈服忠应变，受斧拉屈填服；1倍型熄钢：暗柱区钢炕筋屈扬服但仍处于IO状态，拉应湾变减小30%；2倍型蹦钢：暗柱区钢筋处于材弹性怀状态工，没亡有出管现屈服，拉应拐变减小50%。2、受拉剪力赤墙抗震锐性能分析1倍型钢表剪力墙未出像现屈服1倍型钢个别暗柱挨出现屈服三种且计算模型比较初：1倍型钢：结构底部驰剪力图墙未他出现来剪切骆破坏斤，也遭未出熊现拉化弯屈按服，影个别暗柱钢筋改受拉得屈服壁，处师于IO状态汪，仍委不满导足性援能C要求。2倍型总钢：结构盘底部姓剪力非墙未挨出现限剪切阴破坏阴，也暂未出弯现拉嘴弯屈勉服，宵暗柱钢筋未出姨现屈佣服，满峰足性能C要求。2倍型钢宁剪力墙未出卵现屈服2倍型钢暗柱没有出现屈服2、受拉剪力烦墙抗震锤性能分析混凝唤土模毯型型钢洗模型钢筋恼整体活模型

最大轴拉力（kN）剪力（kN）弯矩（kN*m）无型钢12600117713501倍型钢22640165044962倍型钢3141718998447总结还：配置型钢从越多，大震治下剪力音墙最大拉力越大也。首层W4墙肢采用AB条AQ凤US精细纸有限受元计算。首层层参高6m，剪咬力墙魔厚70迷0m杀m，长30贱00岗mm，水缓平和更竖向线分布扛钢筋烈配筋苹率0.层6%，暗雷柱钢奴筋面窃积70榨56幼m啊m2，单季根型先钢面稍积24淘45吹1m响m2。2、受拉剪力味墙抗震爆性能分析模型1钢筋Mi倘se展s应力模型2钢筋砖和型表钢Mi塞se敞s应力模型3钢筋睡和型凉钢Mi支se户s应力无晕型脆钢：加载做后，碧纵向受拉卡钢筋果屈服奥并进挽入强糕化阶集段，墙体拦受拉破膨坏。1倍型店钢：加载尊后，盾暗柱区耀钢筋帽受拉叛屈服车，但殖仍继哨续承扮受剪侄力和投弯矩。2倍型里钢：加载繁后，除隶加载弓区域温附近胳外，钢声筋和型梯钢未假出现雅屈服。总结详：当中震拉应药力比傍超过2时，伐应适虎当增枣加型弹钢用定量。伙当拉应棚力比接但近3时，贪型钢用量耍加倍可满赵足抗束震性另能要法求。高层碌混凝喝土结构优化来计算煮难点朽：计算迎规模择大，向结构思体系抱复杂制；约束茎条件碧多，货满足俊规范购的控蜜制条柴件；不是懂单纯统数学谷问题拿，涉埋及抗质震设敢计概疯念、刻构造睛要求悄；变量须不连疑续，切按模河数变滴化；开发GS灿OP烘T软件基于换优化钉理论泪和结宪构设事计概悠念，职通过的优化佣设计仆软件狗实现阵自动执进行究结构使调整埋，代道替经傲验性点的人寇工调蚊整、爆验证匠性设鸦计。相比哨国外通用酷优化软件佛如Hy剑pe盟rS灾tu种dy，针卫对性哄强，爹效率前更高破，适局合结烧构设烦计专章业应册用。适用各类尊优化暂目标结构钟造价狱、用费钢量眼、刚酷度、脏位移汪角、蛙剪重月比等砍；3、高参层结已构抗遮震优份化设摧计软份件GS今OP堂T应用27响应混面算每法基希本原钢理数据播实验中心乎复合老实验全因害子实眠验数据倍拟合选用欧一次反或二香次拟炼合；高阶窗响应嚼面拟燥合：封抽样耍数量采将显骂著增四加，椅容易齐产生涂震荡倡。二次拢规划通过张迭代咐计算租得到钓目标迷值最遥小（延大）村值点掠；内点起法——在可绪行域录边界全上设春置一长道屏棵障，崇当迭按代过项程靠裕近可羞行域乖的边摩界时个，目谜标函梳数数趁值迅恨速增恰大；混合很法——在非六可行堪域人凯工制填造梯俭度，待解决不初始晶点在粪可行构域外薄的问史题。3.区1响应列面算伐法28

3、高竞层结车构抗彩震优稍化设妙计软瞒件GS笛OP谢T应用约束斤壁垒汁厚度智问题内点坑法制马造约掌束壁什垒；若迭后代步晌长过底大，特可能谁会跨凉过约撒束，烦造成父无法蔬收敛产或在乖不可沈行域城内迭苏代等通问题跟；运用其阶级爆函数，若痒迭代叹越出陈边界丈，函另数值炸自动稼取一伍大值爪形成待壁垒斜；原响应面29含约束响应面边界壁垒修改约束边界响应面修改边界壁垒3.羽1响应派面算赌法3、高浇层结廉构抗乱震优蚂化设灶计软堂件GS谜OP茎T应用多峰耍值问禽题多峰拉值曲断面，毫由于架局部盾极值斤点不贫一定罚是全葬局最备优点汽，存墙在不梨同起娇始点悄收敛哗到不汽同点叼的问挡题；每次之求得袋局部衣最优狭点的着时候含，以牛该值沸为一柄个阀鲁值，睡对响碧应面骂进行闸修剪袜，建欧立新烤的约缺束条忍件，每然后骄再重贞新找说起始迁点进悬行运罩算；30二次教响应边面：整理午可得简化abc求解3.俩1响应妈面算百法3、高趁层结疤构抗鬼震优鹊化设喝计软鄙件GS籍OP状T应用起始洪点不惯在可柄行域瓣问题修改振罚函桐数，无离边剖界越嘴远，揪罚函夕数值越大腔；既保关留了拐起始职点在勇可行糕域内挣的运茧动特牺征，辈也能赢让起纳始点稻落在号不可仁行域舟时使躲其滑吴回到灿可行剖域内打；31以离约束拘函数醒的距离景为标准喊，绝颤对值勇越大威，说彼明偏旁离越旺大，滑罚函累数的陶值就怖越大害，从议而人气工制粥造一盆个负版梯度，使继迭代候点滑回横到可撤行域忧。3.暑1响应第面算浓法3、高隙层结分构抗卵震优舱化设丘计软患件GS坐OP茂T应用优化纲软件同主要瓜模块建模不：结构非布置牺建模垒、根品据优乌化目词标构酱件分既组；计算认分析滤和设猴计：结构腰静力段和动还力分惜析、仰根据返规范完进行笔构件河设计掌；优化墓计算另：构件龟优化筑、变益量敏劳感度度分析异、结穗构整抖体刚浮度优喉化等铁。3.坝2贱G将SO悦PT主要沿功能32结构优化软件优化计算计算分析和设计建模计算结果调用计算优化数据模型数据优化结果3、高然层结候构抗庆震优划化设患计软医件GS鸣OP逃T应用建模悄及分哗组功浊能进行膜结构冈墙、圈柱、拴梁、宋板布全置及严调整刻。33软件灶主界辨面3.雷2涂G精SO婆PT主要有功能3、高车层结劈燕构抗寇震优就化设候计软后件GS沟OP质T应用建模及分民组功帐能关键络字和摄逻辑给查询吨功能俗设置顺分组染；图形盏显示厕中鼠住标点惨选和逗框选屡设置术分组膊。34关键字查询查询结果逻辑关键字分组攀解决溜三大还问题渐：提撒高计嗽算效命率、阁符合建建筑而功能忠要求拒、方培便土番建施距工。3.饮2这G状SO盲PT主要喝功能3、高仓层结巾构抗进震优崖化设低计软歉件GS沸OP壮T应用计算接分析咱和设乞计结构检计算轧：整形体静证力计滨算、亭抗震款分析图、内肺力放钱大及检调整是等；构件谷设计寸：根技据规梯范要术求混乓凝土起构件磁截面纠验算射、配例筋等众。353.快2侦G予SO光PT主要敌功能3、高托层结针构抗动震优狭化设且计软知件GS利OP讽T应用构件扑优化付设计优化晌目标贫：每巴组构蓄件造吴价（呀质量铁）最宇低；约束撒条件侧：规舱范构稠件强求度、兔构造她要求波、截散面限傍制范滔围等烧；目标境构件识：梁龄、柱壁、墙陆、斜寄撑等炸；优化劲方法辣：多矮级优等化、菊网格弱搜索响法；363.影2抚G珠SO月PT主要惑功能3、高淘层结窃构抗郊震优睡化设肿计软皇件GS取OP昏T应用结构潜整体池刚度辆优化变量愿设置设置政各构矮件截雄面尺浑寸的叹变化弹范围涛及增澡量大煮小；优化袍算法响应泡面算貌法的排一次杏或二拍次拟售合；约束止条件位移旧角、苹位移招比、慌刚度握比、疾承载僵力比根、周桂期比屑、剪群重比鲜、框屯架剪遇力分灭配比晋例等恋；目标继函数位移所角、居位移搬比、聪刚度龟比、旧承载冤力比哑、周办期比怪、剪妨重比覆、框师架剪舱力分橡配比洽例、尝结构舒重量掌、用宝钢量价、造蓄价等敲；37变量垄设置优化城算法约束灯条件目标惑函数3.拐2售G配SO楼PT主要界功能3、高凡层结虫构抗赛震优暑化设促计软论件GS常OP剥T应用总高91裁.5壮m，共24层；牧主要颠层高5.剪5m、3.秩6m；外包匙尺寸烫：48