上海中心超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的受力性態(tài)研究與工程實(shí)踐.pdf

1、上海中心塔樓建筑高度632m，結(jié)構(gòu)高度574m，采用了“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，為鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)；結(jié)合建筑功能，沿塔樓豎向共布置了8道加強(qiáng)層，屬于B級(jí)復(fù)雜高層建筑。
　　 本課題以上海中心超高層建筑為研究背景，采用有限元法，對(duì)塔樓結(jié)構(gòu)體系的受力性態(tài)、抗震性能以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的部分關(guān)鍵問(wèn)題做了詳細(xì)的研究，分析結(jié)果與工程實(shí)踐相結(jié)合。本文的研究工作可分為以下幾個(gè)部分：
　　 1、針對(duì)塔樓在重力荷載和水平荷

2、載作用下的受力特性以及變形特點(diǎn)進(jìn)行了分析。對(duì)重力荷載的傳遞路徑以及分配規(guī)律進(jìn)行了研究，尤其是對(duì)環(huán)帶桁架抗扭問(wèn)題做了詳細(xì)研究。比較了風(fēng)荷載、小震和中震下，塔樓受力和變形的特點(diǎn)；對(duì)層剪力、傾覆力矩在各抗側(cè)力體系中的傳遞與分配規(guī)律以及加強(qiáng)層的受力進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)合塔樓有害層間位移角，對(duì)超高層建筑層間位移角限值進(jìn)行了討論。
　　 2、針對(duì)塔樓抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系組成進(jìn)行了剖析，對(duì)塔樓抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：1)巨型柱

3、軸向剛度與塔樓整體抗側(cè)剛度直接相關(guān)；2)核心筒壁厚增大對(duì)塔樓整體抗側(cè)剛度提高有限；3)增大環(huán)帶桁架剛度對(duì)塔樓整體抗側(cè)影響較??；4)對(duì)伸臂桁架的工作機(jī)理進(jìn)行了討論，并通過(guò)對(duì)伸臂桁架的位置、數(shù)量和剛度進(jìn)行對(duì)比表明，目前上海中心6道伸臂桁架布置為較優(yōu)的方案。
　　 3、歸納總結(jié)了世界部分超高層建筑用鋼量現(xiàn)狀，對(duì)影響超高層建筑用鋼量的影響因素進(jìn)行了討論。針對(duì)上海中心結(jié)構(gòu)用鋼量進(jìn)行了優(yōu)化分析，表明巨型柱是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要對(duì)象，對(duì)巨型柱優(yōu)化提

4、出了多種方案，相比原設(shè)計(jì)，巨型柱用鋼量有較大幅度的減小。
　　 4、針對(duì)塔樓中的關(guān)鍵受力構(gòu)件--SRC巨型柱的截面選型、承載力性能進(jìn)行了研究。對(duì)巨型柱截面選型做了討論，并與類似工程中SRC柱進(jìn)行了比較；從結(jié)構(gòu)概念角度，對(duì)巨型柱的受力性態(tài)進(jìn)行了簡(jiǎn)化分析，并選擇了軸壓比最大的巨型柱，采用ABAQUS實(shí)體單元對(duì)其做了延性性能分析，結(jié)果表明，上海中心巨型柱在軸壓比達(dá)到0.6時(shí)，延性系數(shù)為2.81，說(shuō)明在高軸壓比下，巨型柱有較好的延性性能

5、。
　　 5、針對(duì)SRC組合柱的承載力驗(yàn)算方法進(jìn)行了討論，將《鋼骨規(guī)程》法與纖維單元法的N-M承載力相關(guān)曲線進(jìn)行了對(duì)比，并采用實(shí)體單元做了驗(yàn)證，結(jié)果表明：《鋼骨規(guī)程》法與纖維單元法的計(jì)算結(jié)果吻合較好，與實(shí)體單元結(jié)果相比，有一定的安全度。分別采用《鋼骨規(guī)程》法與纖維單元法對(duì)上海中心巨型柱承載力進(jìn)行了校核，結(jié)果表明：巨型柱承載力滿足結(jié)構(gòu)受力要求。
　　 6、采用彈塑性時(shí)程分析方法，對(duì)上海中心塔樓在大震作用下的抗震性能進(jìn)行了詳

6、細(xì)研究。對(duì)彈性與彈塑性模型的塔樓基底剪力和頂點(diǎn)位移時(shí)程以及層間位移角分布進(jìn)行了比較；探討了結(jié)構(gòu)的塑性損傷發(fā)展過(guò)程，對(duì)塔樓主要構(gòu)件的塑性損傷程度進(jìn)行了分析，并與塔樓抗震性能化目標(biāo)做了對(duì)比。結(jié)果表明：上海中心在大震下的抗震性能能夠滿足既定的目標(biāo)。
　　 本文獲得的研究成果及結(jié)論，對(duì)于類似超高層建筑的結(jié)構(gòu)方案選型以及初步設(shè)計(jì)階段的參數(shù)化研究提供了依據(jù)，同時(shí)，計(jì)算結(jié)果有助于上海中心結(jié)構(gòu)的抗震深化設(shè)計(jì)。另外，本文的分析方法以及經(jīng)驗(yàn)，可為類