上海中心超高層建筑結構體系的受力性態(tài)研究與工程實踐.pdf

1、上海中心塔樓建筑高度632m，結構高度574m，采用了“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”抗側力結構體系，為鋼、混凝土組合結構；結合建筑功能，沿塔樓豎向共布置了8道加強層，屬于B級復雜高層建筑。
　　 本課題以上海中心超高層建筑為研究背景，采用有限元法，對塔樓結構體系的受力性態(tài)、抗震性能以及結構設計中的部分關鍵問題做了詳細的研究，分析結果與工程實踐相結合。本文的研究工作可分為以下幾個部分：
　　 1、針對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進行了分析。對重力荷載的傳遞路徑以及分配規(guī)律進行了研究，尤其是對環(huán)帶桁架抗扭問題做了詳細研究。比較了風荷載、小震和中震下，塔樓受力和變形的特點；對層剪力、傾覆力矩在各抗側力體系中的傳遞與分配規(guī)律以及加強層的受力進行了詳細分析。結合塔樓有害層間位移角，對超高層建筑層間位移角限值進行了討論。
　　 2、針對塔樓抗側力結構體系組成進行了剖析，對塔樓抗側力結構體系中的關鍵參數(shù)進行了比較。結果表明：1)巨型柱

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

4、出了多種方案，相比原設計，巨型柱用鋼量有較大幅度的減小。
　　 4、針對塔樓中的關鍵受力構件--SRC巨型柱的截面選型、承載力性能進行了研究。對巨型柱截面選型做了討論，并與類似工程中SRC柱進行了比較；從結構概念角度，對巨型柱的受力性態(tài)進行了簡化分析，并選擇了軸壓比最大的巨型柱，采用ABAQUS實體單元對其做了延性性能分析，結果表明，上海中心巨型柱在軸壓比達到0.6時，延性系數(shù)為2.81，說明在高軸壓比下，巨型柱有較好的延性性能

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

6、細研究。對彈性與彈塑性模型的塔樓基底剪力和頂點位移時程以及層間位移角分布進行了比較；探討了結構的塑性損傷發(fā)展過程，對塔樓主要構件的塑性損傷程度進行了分析，并與塔樓抗震性能化目標做了對比。結果表明：上海中心在大震下的抗震性能能夠滿足既定的目標。
　　 本文獲得的研究成果及結論，對于類似超高層建筑的結構方案選型以及初步設計階段的參數(shù)化研究提供了依據(jù)，同時，計算結果有助于上海中心結構的抗震深化設計。另外，本文的分析方法以及經(jīng)驗，可為類