上海中心大厦结构设计介绍(精简版)ppt课件.ppt

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1、上海中心大厦结构设计介绍,李伟兴天华建筑设计有限公司结构三所2011年04月,目录,项目概况建筑设计简介塔楼结构体系简介结构设计中的主要弹性分析结果结构设计中的一些关键问题,1. 项目概况,1.1 区域定位,上海中心大厦项目选址于中国上海陆家嘴CBD金融区Z3-1地块，位于东泰路以西、花园石桥路以南、银城路以东、陆家嘴环路以北，地块面积约3公顷。,1. 项目概况,上海中心大厦与金茂大厦、环球金融中心用地相连，在区域总体布局中三者的主要朝向相互错开，避免了对视干扰，也有效保证了各自展示形象的可能。,上海中心,金茂大厦,环球金融中心,1.1 区域定位,1. 项目概况,未来上海中心将与东方明珠遥相呼

2、应，成为统领浦江两岸的制高点,1.1 区域定位,1. 项目概况,1.1 区域定位,1. 项目概况,1.2 项目定位及功能目标,项目定位 在满足使用功能的前提下，将“上海中心”设计成为满足公众审美层面与专业审美层面的标志性、地标性建筑，成为建筑、人、城市和谐共生的领袖之作 功能目标 商务活动“中心” 商务交流休憩“中心” 市民休闲娱乐“中心”,1. 项目概况,1.3 技术经济指标,用地面积：30370m2 容积率：12.51 地上建筑面积：38万m2 地下建筑面积：16万m2 绿化率：30 建筑密度：45 建筑总高度：632m,1. 项目概况,1.4 国际化设计团队,建筑设计：Gensler 设

3、计总包 合作设计：同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司 设计咨询及全部施工图设计 结构设计：Thornton Tomasetti 方案及初步设计阶段结构设计 机电设计：Cosentini 方案及初步设计阶段机电设计,1. 项目概况,1.4 国际化设计团队,景观设计：SWA （美国） 风洞试验：RWDI、西安大略大学（加拿大） 工料测量：利比工料测量师事务所 酒店咨询：HVS （酒店）咨询公司、大班（酒店）咨询公司 市场咨询：高纬环球公司 其他提供咨询的公司： 华东建筑设计研究院有限公司 I.DEA 誉德 上海建科院 柏诚（亚洲）有限公司 增德防火技术服务咨询公司 Koopx,1. 项目概况,

4、方案设计：2008.62008.11 初步设计：2008.82009.11 施工图设计：2008.92010.4 精装饰设计：2009.12011.5 施工：2008.11.282014.5 低区办公及裙房部分试营业：2012.9.30 全部营业：2014.12.18,1.5 工程项目总体进度安排,1. 项目概况,2. 建筑设计简介,2.1 世界超高层建筑比较,2. 建筑设计简介,2.2 几何特征,由三段圆弧构成的圆导角三边形（其中之一切角）作为上海中心外围几何的基本构形，旋转上升并均匀缩小，演进为一个平滑光顺的非线性扭曲面，形成了大厦独特的立面造型。,Zone1,Zone2,Zone3,Zo

5、ne4,Zone8,Zone7,Zone6,Zone5,2. 建筑设计简介,2.2 几何特征,2. 建筑设计简介,概况 建筑高度：632m 结构高度：574m 塔楼层数：地下5层，地上124层大楼竖向划分为9个区 1个裙房商业区 5个办公区 2个酒店区 1个观景区每个区被2层高的设备层分隔 空调设备 电力设备 逃生区域 电梯设备 维修保养设备,1区:5层商业/会议,4区:13层办公,9区:3层观景/以上设备层,5层地下商业/停车,Zone1,Zone2,Zone3,Zone4,Zone5,Zone6,Zone7,Zone8,Zone9,2.3 竖向功能布置,3区:13层办公,5区:14层办公,

6、6区:14层办公,7区:15层酒店,8区:10层酒店+5层精品办公,2区:12层办公,2. 建筑设计简介,2.3 竖向功能布置,2.3 竖向功能布置,2. 建筑设计简介,2.3 竖向功能布置,2. 建筑设计简介,2.3 竖向功能布置,2. 建筑设计简介,2.3 竖向功能布置,2. 建筑设计简介,Zone1裙房商业区透视图,商务休闲层中庭功能排布,餐饮,健身,多功能厅,艺术展厅,便利店,前台,中庭悬挑近14米,2.4 平面布置图,3. 塔楼结构体系简介,3.1 抗侧力结构体系,3.1 抗侧力结构体系巨型框架- 核心筒 伸臂桁架（共6道）,巨型柱,环带桁架,外伸臂+ 环带桁架,环带桁架,3.塔楼结

7、构体系简介,核心筒,3.1 抗侧力结构体系,3.塔楼结构体系简介,核心筒+巨柱,3.1 抗侧力结构体系,3.塔楼结构体系简介,核心筒+巨柱+外伸臂,3.1 抗侧力结构体系,3.塔楼结构体系简介,核心筒+巨柱+外伸臂+箱型空间桁架,3.1 抗侧力结构体系,3.塔楼结构体系简介,3.2 巨型柱,结论：巨柱的布置宜结合建筑布局及结构性能综合确定。主巨柱设置于核心筒内隔墙对应位置，通过伸臂桁架协同抗侧力，可获得相对较大的力臂。次巨柱主要作用是减小环带桁架跨度，故不设伸臂桁架与核心筒连接，避免伸臂与核心筒角部连接构造的困难。巨柱采用SRC组合柱，含钢率控制在47。可有效减小巨柱截面，并提高延性。,经过多

8、轮结构体系选型分析，并与建筑布局充分协调，确定以下巨柱布置方案,3.2 巨型柱,15区普通楼层,加强层,68区普通楼层,3.塔楼结构体系简介,ZONE68典型平面8根主巨柱,ZONE15典型平面8层主巨柱+4根角柱,3.2 巨型柱,3.3 核心筒,ZONE68,ZONE9,ZONE14,ZONE56,ZONE78,上部为十字形布置中部为切角方形布置底部为方形布置,3.3 核心筒,3.3 核心筒,3.塔楼结构体系简介,3.3 核心筒,3.塔楼结构体系简介,3.4 伸臂桁架,外伸臂+ 环带桁架,环带桁架,3.4 伸臂桁架,3.塔楼结构体系简介,位于第2、 4、5、6、7、8区外伸臂桁架贯穿核心筒腹

9、墙,8,7,6,5,4,2,3.4 伸臂桁架,3.塔楼结构体系简介,伸臂桁架轴侧图,伸臂桁架立面图,塔楼剖面图,3.4 伸臂桁架,3.塔楼结构体系简介,3.5 楼面体系,155mm厚组合楼板79mm厚混凝土现浇板76mm厚压型钢板,3.5 楼面体系标准层,3.塔楼结构体系简介,200mm至250mm厚组合楼板设置径向桁架,径向桁架,3.5 楼面体系加强层,3.塔楼结构体系简介,约束箱型桁架的扭转承担悬挑楼层以及外玻璃幕墙荷载,8,7,6,5,4,2,3,1,3.5 楼面体系,3.塔楼结构体系简介,3.6 幕墙支撑体系,采用双层玻璃幕墙外层玻璃幕墙支撑结构采用轮辐式结构体系,双层玻璃幕墙效果图,

10、内层玻璃幕墙,外层玻璃幕墙,中庭,3.6 幕墙支撑体系,3.塔楼结构体系简介,带水平支撑的轮辐结构在各个楼层将幕墙结构的水平风荷载传递到楼板。,幕墙体系轴侧图,幕墙体系平面图,3.6 幕墙支撑体系,3.塔楼结构体系简介,悬挑钢桁架,幕墙结构的自重通过吊杆传递到加强层内的悬挑钢桁架上。,吊杆,轮幅,水平支撑,3.6 幕墙支撑体系,3.塔楼结构体系简介,3.6 幕墙支撑体系,塔冠结构整体轴侧图,鳍状竖向桁架,皇冠结构,支承框架结构,轮辐结构,3.塔楼结构体系简介,3.7 地基基础,桩型:钻孔灌注桩（后注浆） 桩径：1000mm 桩长：核心区56米，扩展区52米 基础持力层：9-2-1层粉砂 单桩承

11、载力：10000KN(1000吨) 承载力取值依据：1）地质勘察报告提供参数计算：11267.41910000kN 2）试桩取得参数计算：1300010000kN3）建筑桩基技术规范计算：11661.610000 4）桩基础选型科技委专家意见,3.7 地基基础,3.塔楼结构体系简介,总桩数：947根 核心区：桩长56米，共247根 扩展区：桩长52米，共700根 长度依据：通过增加核心区桩长 度，减小核心区沉降 核心区及巨柱下：梅花形布置 其它部位：矩形布置 布置依据：荷载大的位置桩位集 中布置,3.7 地基基础,3.塔楼结构体系简介,有限元基床系数法计算沉降： 基床系数：核心区刚度80kN/

12、mm 扩展区刚度100kN/mm 桩基最大沉降量：96mm规范公式计算沉降： 最大沉降计算值120mm综合评价： 对比上海中心与金茂大厦、环球金融中心的结构形式、桩型、持力层深度，综合分析预估上海中心桩基础沉降值约为120150m。,3.7 地基基础,3.塔楼结构体系简介,4. 结构设计中的主要弹性分析结果,4.1 塔楼主要设计指标,4.塔楼结构主要分析结果,结构设计使用年限1）承载力及正常使用情况下为50年；2）耐久性下重要构件为100年，次要构件为50年。建筑安全等级1）塔楼重要构件一级，重要性系数1.1，包括：核心筒、巨型柱、伸臂桁架、环带桁架和径向桁架；2）塔楼次要构件二级，重要性系数

13、1.0，包括：除重要性构件以外的其他构件，如楼面梁。建筑位移,4.2 塔楼周期与振型图,4.塔楼结构主要分析结果,竖向荷载作用下基底反力（不含地下室B2及以下部分）,4.3 自重下基底反力,4.塔楼结构主要分析结果,超高层建筑自重比较,4.3 自重下基底反力,4.塔楼结构主要分析结果,4.4 风载和地震作用下基底反力,注：1）风荷载取值为基于100年重现期，2%阻尼比；2）小震作用取上海规范反应谱与场地反应谱的包络值，4%阻尼比；3）中震作用取上海规范反应谱，4%阻尼比。,4.塔楼结构主要分析结果,4.5 风荷载下巨型框架与核心筒的剪力和倾覆力矩分配,楼层剪力,倾覆力矩,核心筒,巨型框架,总剪

14、力,核心筒,巨型框架,总倾覆力矩,4.塔楼结构主要分析结果,4.6 地震作用下巨型框架与核心筒的剪力和倾覆力矩分配,楼层剪力,倾覆力矩,核心筒,巨型框架,总剪力,核心筒,巨型框架,总倾覆力矩,4.塔楼结构主要分析结果,4.7 风载与多遇地震作用下塔楼变形,注：1）风荷载取值为基于50年重现期，4%阻尼比；2）小震作用取上海规范反应谱与场地反应谱的包络值，4%阻尼比；3）中震作用取上海规范反应谱，4%阻尼比。,4.塔楼结构主要分析结果,4.8 风载与多遇地震作用下楼层层间位移角,X向,Y向,1/500限值,风荷载下,多遇地震作用下,Y向,X向,1/500限值,4.塔楼结构主要分析结果,5. 结构

15、设计中的一些关键问题,5.1 风工程研究5.2 地震工程研究5.3 结构用钢量优化设计5.4 巨型柱设计分析与研究5.5 罕遇地震下结构弹塑性时程分析与研究,5.1 风工程研究,5.1.1 风工程研究内容,5.1 风工程研究,风气候研究根据气象资料，确定设计风速和风向分布。空气动力学优化研究优化建筑形态，减小横风向动力响应。缩尺比为1:500为高频测力天平试验（HFFB）。风洞试验研究进行缩尺比为1:500的高频压力积分模型试验（HFRI），考察高阶模态响应 的影响；进行缩尺比为1:85的高雷诺数试验，考察高雷诺数的影响；进行缩尺比为1:500的气动弹性模型试验，考察结构振动情况，校核高频测力

16、天平试验及高频压力积分模型试验结果。,5.1.2 风气候研究,5.1 风工程研究,风气候模型上海的强风主要由台风控制，风气候模型应能反映台风的影响；目前所采用的风气候统计模型是根据上海虹桥国际机场的近地风记录以及最新的台风蒙特卡罗模拟结果得到的。台风模拟结果由美国的应用研究所（ARA）提供。,5.1.2 风气候研究,5.1 风工程研究,风气候模型根据美国应用研究所（ARA）提供的风气候模型，10米高度处100年回归期10分钟平均风速为31m/s，500米高度处100年回归期10分钟平均风速为50m/s。中国规范上海地区10米高度处100年回归期10分钟平均风速为31m/s， 500米高度100

17、年回归期10分钟平均风速为55m/s。,超高层建筑横风向风荷载及效应明显。当风速达到临界风速时，超高层建筑易产生横风向涡激振动，从而导致横风向响应增加。,5.1.3 空气动力学优化研究,横风向响应,无横风向涡激振动,有横风向涡激振动,风速,5.1 风工程研究,5.1.3 空气动力学优化研究,超高层建筑横风向荷载较大，横风向效应明显。对建筑形态进行优化可以有效减小结构的横风向荷载及效应。常用的可以有效减小风荷载的形态优化方法包括：上海中心大厦建筑形态采用了“圆弧倒角”、“契形立面”、“截面变化”等三种形态优化方法。,圆弧倒角,契形立面,截面变化,扰流翼,立面开洞,5.1 风工程研究,5.1.4

18、风洞试验,高频测力天平试验 1:500,5.1 风工程研究,5.1.4 风洞试验,高雷诺数试验1:85,5.1 风工程研究,5.1.4 风洞试验,气弹试验1:500,5.1 风工程研究,5.1.5 风洞试验结果与中国荷载规范比较,荷载规范计算风荷载值在顺风向与风洞试验结果比较吻合；在横风向，荷载规范结果明显大于风洞试验结果。,5.1 风工程研究,上海中心大厦高度较高，周期较长，且上部楼层设有高档酒店公寓，对舒适度要求较高。根据上海市高层建筑钢结构设计规程的规定，十年重现期风荷载作用下的顺风向和横风向建筑顶点最大加速度限值可按下表取值：根据CTBUH的建议，风荷载作用下的最大扭转速度限值可按下表

19、取值,5.1.6 舒适度验算,25 cm/s2,旅馆、办公楼,15 cm/s2,公寓,加速度限值,用途,3.0 milli-rad/s,10年重现期风荷载,1.5 milli-rad/s,1年重现期风荷载,扭转速度限值,荷载及作用类型,5.1 风工程研究,根据RWDI最近的风洞试验结果（下图），结构顶点在10年一遇风荷载作用下的顶点最大加速度约为8gal，可以满足舒适度的要求。,5.1.6 舒适度验算,5.1 风工程研究,尽管根据初步的风洞试验结果，在不进行结构控制的情况下结构的舒适度是可以满足的。为了进一步提高塔楼的使用品质，目前设计中考虑了将来设置TMD的可能性。,5.1.7 阻尼器概念方

20、案,5.1 风工程研究,5.2 地震工程研究,5.2.1 地震作用取值,多遇地震： 按以下两个反应谱取包络：上海市建筑抗震设计规程50年63%超越概率的反应谱。50年10超越概率的地震动参数乘以本工程地震影响系数C，地震影响系数C可取为0.35。基本地震：上海市建筑抗震设计规程50年10超越概率的地震动。罕遇地震：上海市建筑抗震设计规程50年超越概率2的地震动。,5.2 地震工程研究,多遇地震,包络谱,规范谱,安评谱,5.2 地震工程研究,5.2.1 地震作用取值,基本地震,5.2 地震工程研究,5.2.1 地震作用取值,罕遇地震,5.2 地震工程研究,5.2.1 地震作用取值,5.2.2 阻

21、尼比与周期折减系数取值,建议的阻尼比取值如下：建议的周期折减系数如下：,5.2 地震工程研究,5.2.3 基于性能抗震设计,5.2 地震工程研究,5.2.3 基于性能抗震设计,5.2 地震工程研究,5.2.3 基于性能抗震设计,5.2 地震工程研究,5.2.4 可靠度分析,上海中心是核心筒-巨型框架组合的超高层建筑，结构体系复杂、环境荷载多样。配合结构初步设计及超限和抗震审查，有必要进行这一大型复杂结构体系的可靠性设计研究。结合上海市地震危险性分析和地震动参数研究成果和工程场址的场地特性，进行考虑设定地震烈度和场地条件随机性的随机地震动研究。在上述工作基础上，以弹性分析为基础，进行以满足“小震

22、不坏”为准则的结构地震可靠度分析与评估。,5.2 地震工程研究,根据安评报告提供的场地特性生成360条地震波时程,地震动典型样本(84),地震动典型样本(105),5.2 地震工程研究,5.2.4 可靠度分析,随机地震动样本均值及标准差,随机地震动样本均值,随机地震动样本标准差,5.2 地震工程研究,5.2.4 可靠度分析,进行了360条地震波的时程分析，获得了抗震可靠度分析结果。,塔楼各层位移可靠度的分布情况,分析表明，上海中心在小震作用下的整体抗震可靠度达到0.99379。,5.2 地震工程研究,5.2.4 可靠度分析,5.3 结构用钢量优化设计,5.3 结构用钢量优化设计,5.3.1 世

23、界部分超高层建筑用钢量比较,5.3 结构用钢量优化设计,5.3.2 上海中心优化前用钢量统计,塔楼范围内，地上及地下部分钢结构总用钢量为99796T。,5.3 结构用钢量优化设计,5.3.2 上海中心优化前用钢量统计,塔楼范围内，地上及地下部分钢筋总用钢量为48388.14T,塔楼各部分型钢用钢量统计,5.3.2 上海中心优化前用钢量统计,5.3 结构用钢量优化设计,塔楼各部分钢筋用钢量统计,5.3.2 上海中心优化前用钢量统计,5.3 结构用钢量优化设计,1、合理考虑上部结构刚度贡献：能使底板弯矩值较大程度的降低；2、配筋分区由三个区细化为六个区，从而降低总配筋量；3、筏板板底配筋由全拉通配

24、筋改为基本配筋贯通，柱下局部加强的方式，有效减小了配筋量；,5.3.3 筏板用钢量优化措施,5.3 结构用钢量优化设计,1、结构周期适当延长至9s。 2、适当降低巨柱最小含钢率。,5.3.4 巨型柱用钢量优化措施,5.3 结构用钢量优化设计,5.3.5 核心筒用钢量优化措施,1、优化措施一：组合钢板剪力墙最小钢板厚度调整；通过减小钢板的构造厚度，一方面降低了结构用钢量，另一方面减小了焊缝、节点板等用量，便于施工，综合效益明显。2、优化措施二：翼墙抗震等级调整；考虑到翼墙部分承担竖向荷载较小，轴压比均值约0.2左右，设定地下室各层翼墙抗震等级比核心筒抗震等级低一级，从而减小了抗震构造所需的钢筋用

25、量。,5.3 结构用钢量优化设计,5.3.5 核心筒用钢量优化,3、优化措施三：钢筋及钢板抗剪承载力比例调整；通过提高钢筋的承载力比例，可以降低钢板用量，尽管钢筋用量有增加，但总费用降低。4、优化措施四：翼墙刚度折减。由于翼墙部分受力较大，考虑混凝土开裂及徐变影响对刚度进行折减（折减系数为0.8），从而降低构件内力，减小了用钢量。,5.3 结构用钢量优化设计,5.3.6 用钢量优化汇总,5.3 结构用钢量优化设计,5.4 巨型柱设计分析与研究,5.4.1 相关工程调研,环球金融中心巨柱平面布置,巨柱A,巨柱B,建造中的环球金融中心,5.4 巨型柱设计与分析,巨柱B构造,巨柱A构造,大楼中有A和

26、B两种类型的巨型柱。A型巨柱由两根边缘柱与连接两柱的腹墙体组成。最小含钢量为巨型柱截面面积的4。纵向钢筋的配筋率为0.8%。抗震等级“特一级”考虑，抗剪箍筋沿巨型柱的全长紧密的配置，其体积配箍率为0.8%至1.2%。,5.4.1 相关工程调研,5.4 巨型柱设计与分析,环球金融中心巨柱平面布置,巨柱,巨柱,金茂大厦巨柱平面布置,巨柱,巨柱,5.4.1 相关工程调研,5.4 巨型柱设计与分析,金茂大厦型钢混凝土巨柱构造,5.4.1 相关工程调研,5.4 巨型柱设计与分析,台北101巨柱平面布置,巨柱,5.4.1 相关工程调研,5.4 巨型柱设计与分析,台北101钢管混凝土巨柱构造,巨柱截面2.4

27、mX3.0m，内灌C70混凝土含钢率10左右,5.4.1 相关工程调研,5.4 巨型柱设计与分析,CCTV巨柱端面形式,新台址CCTV主楼工程结构外筒柱采用了SRC柱，截面1900mm1250mm，部分SRC柱构件的有效截面含钢率达到了28.6%，远大于型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）中的相关规定。内填C60混凝土钢板最大厚度达110mm,5.4.1 相关工程调研,5.4 巨型柱设计与分析,5.4.2 设计指标,5.4 巨型柱设计与分析,5.4.3 截面优化设计,第一阶段：九肢格构式钢骨,九肢型钢分散布置，需通过缀板连接以协调抗力。但型钢肢数越多，传力越不直接，各肢协同工作

28、的难度越大。伸臂只和中间三肢型钢直接连接，需要通过大量的缀板连接后才能把力传递给其他六肢，传力途径不直接。型钢间联系很弱，依靠缀板传力在节点区应力集中处，易产生纵向劈裂破坏和剪切破坏。抗震性能不好。,5.4 巨型柱设计与分析,第二阶段：王字形实腹式钢骨,改进： 可有效解决协同抗力和剪切破坏两个关键问题。钢骨内部形成约束混凝土，提高巨型柱的抗压能力和延性。在节点区域与伸臂和环带桁架的连接较方便，伸臂和环带的力可直传递给整个钢骨。钢骨可在工厂焊接完成，现场可整体吊装，减少了现场焊接量。,5.4.3 截面优化设计,5.4 巨型柱设计与分析,第三阶段：16区王字形实腹式钢骨78区日字形实腹式钢骨,改进

29、：在78区，将中间大腹板和两侧翼缘合二为一，形成“日”字型钢骨，整体性更好，相同含钢率前提下，钢骨抗弯承载力更好。“日”字型钢骨焊接量减少。78区的巨柱尺寸减小，即使将腹板拉开到两侧，也能方便实现与伸臂的连接。,5.4.3 截面优化设计,5.4 巨型柱设计与分析,5.4.4 承载力分析,巨型柱纤维单元,巨型柱承载力校核,5.4 巨型柱设计与分析,5.4.5 延性分析,混凝土,巨型柱,钢骨,钢筋笼,5.4 巨型柱设计与分析,巨型柱断面图,5.4.5 延性分析,5.4 巨型柱设计与分析,一区巨型柱在小震组合下的延性曲线,混凝土开裂,钢骨及钢筋强化,5.4.5 延性分析,5.4 巨型柱设计与分析,巨

30、型柱极限状态下应力分布,混凝土应力分布,钢骨应力分布,钢筋应力分布,箍筋应力分布,5.4.5 延性分析,5.4 巨型柱设计与分析,5.4.6 节点分析,巨柱-伸臂-环带整体模型,型钢构件,混凝土,钢筋笼,5.4 巨型柱设计与分析,大震作用下钢骨Mises应力,各杆件除应力集中处外均未进入屈服阶段,5.4.6 节点分析,5.4 巨型柱设计与分析,大震作用下混凝土应力,已超过混凝土的抗拉强度 ，混凝土开裂。,5.4.6 节点分析,5.4 巨型柱设计与分析,大震作用下钢筋应力,纵筋和箍筋在伸臂下弦节点区以及在环带直段部应力达到320 N/mm2，未达到屈服。,5.4.6 节点分析,5.4 巨型柱设计

31、与分析,5.5 罕遇地震下结构弹塑性时程分析与研究,5.5.1 应用程序1）ABAQUS2）ANSYS3）PERFORM-3D,5.5 弹塑性时程分析,5.5.2 三维模型的建立ABAQUS模型,5.5 弹塑性时程分析,外伸臂桁架、内外环带桁架、加强区的径向桁架和各主要杆件： B31梁单元模拟巨柱： S4R壳单元 (混凝土部分) + B31梁单元 (钢骨) 耦合,耦合点,耦合点,耦合点,5.5.2 三维模型的建立ABAQUS模型,5.5 弹塑性时程分析,核心筒剪力墙、连梁： S4R壳单元一、二区的钢板剪力墙：采用分层的壳元模拟 剪力墙中内埋钢柱：采用 B31梁单元模拟，并耦合到壳单元中钢筋利用

32、ABAQUS中的Rebar功能加入到混凝土剪力墙中,分层壳单元示意图,steel,RC,RC,5.5.2 三维模型的建立ABAQUS模型,5.5 弹塑性时程分析,钢材采用双线性动力硬化模型，并假定塑性段切向模量为弹性模量的1/100。该模型可考虑包辛格效应，在循环过程中刚度无退化。复杂应力状态下的强度准则采用Mises屈服条件,5.5.3 材料模型,5.5 弹塑性时程分析,混凝土混凝土骨架曲线关系采用 Stephen 简化模型。如右图示，其中fc为混凝土圆柱体轴心抗压强度标准值,5.5.3 材料模型,5.5 弹塑性时程分析,在第一周期9s处的地震影响系数MEX006L7111S79010US7

33、25US1214US257US335,5.5.4 地震波选取,5.5 弹塑性时程分析,5.5.5 自振特性分析,5.5 弹塑性时程分析,与弹性模型（ETABS）自振周期比较，以验证弹塑性模型的准确性。,5.5.5 自振特性分析ABAQUS结果,5.5 弹塑性时程分析,5.5.6 层间位移角,X向地震层间位移角,5.5 弹塑性时程分析,5.5.6 层间位移角,Y向地震层间位移角,5.5 弹塑性时程分析,5.5.6 层间位移角,以上各条波计算得出最大层间位移角均小于1/100，最大层间位移角出现的楼层在92-94层（第七区的中间层），或106-109层（第八区的中间层）。,5.5 弹塑性时程分析,

34、5.5.7 主要构件的塑性发展状况,巨柱核心筒连梁环带桁架外伸臂桁架径向桁架及加强区各楼面梁,5.5 弹塑性时程分析,巨型柱,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,巨型柱,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,核心筒,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,核心筒,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,核心筒内埋钢板,核心筒内埋钢板塑性发展,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,核心筒连梁,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,核

35、心筒连梁,5.5 弹塑性时程分析,1、塑性发展位置位于各区底部一到二层和顶部的一到二层，即加强区的部位附近的有较强水平约束的楼层。第六区顶部和第七区底部墙体塑性损伤最为严重，往两端逐次递减。2、发生塑性严重的部位位于核心筒转换的位置，即第四区与第五区、第六区与第七区连接处。3、连梁塑性发展与层间位移角大小的变化趋势相符，层间位移角越大的部位连梁的塑性损伤也越严重。,核心筒与连梁塑性发展小结,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,环带桁架,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,伸臂桁架,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,径向桁架和加强层构件,5.5 弹塑性时程分析,5.5.7 主要构件的塑性发展状况,说明,1 由于项目设计处于过程阶段，本报告中的分析数据均为阶段性资料，将随着设计的深入进行调整和更新，敬请关注。2 本报告中所有用钢量统计资料仅供评价结构优化结果使用，不作为其他用途参考。,谢谢！,