北京当代MOMA结构的抗震性能设计及静力弹塑性分析.pdf

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1、第1九届伞固高层建筑结构学术会议论文2006年北京当代MOMA结构的抗震性能设计及静力弹塑性分析徐自国1肖从真1李勇2李跃林(1中国建筑科学研究院北京100013；2北京首都工程建筑设计有限公而J匕京100035)提要堆十性能的结构抗震设计目前获得世界各国的广泛关注．本文介绍r某复杂结构的幕十性能的抗震I啦汁措施，并针对坌l!i构的小规则性，采用静力弹塑性方法．对结构进行r小问水、卜地震作用下的拌塑性反应分析。计算分析结果表明，结构满足“丈震不倒”的抗震设防目标，并实现r性能设计中提n；的n：中震作用下所有柱及剪力墙不发生屈服的性能目标．关键词性能设计，静力弹塑性分析，复杂结构，

2、悬挑，体型收进1、概述目前，基于性能的抗震设计在世界各国得到了广泛关注，其主要特点是根据确定的性能目标，综合考虑结构受到的荷载作用、构件反应及结构屈服机制等因素。将抗震设计由单一承载能力的目标设计转变为多重性能(承载能力、屈服机制及变形能力等)的目标设计，冈而基于性能的抗震设计要求对结构的抗震性能水准进行深入的计算分析。静力非线性分析方法，又称Push—over分析，是目前基丁-性能的结构抗震设计中采_【{=I的主要分析方法，已为国内外多项设计规范推荐采用，如我国的《建筑抗震设计规范》⋯、美国ATC一40”1、FEMA一356”1及日本《日本建筑标准法》等。其基本做法是首先在结构

3、上施加竖向静载和活荷载并保持不变，再沿结构高度施加某种分布形式(如均匀荷载、倒二角形荷载等)的侧向荷载或位移作用以模拟地震作用，继而逐级增大侧向荷载水平并计算每级荷载F结构的非线性反应，直至结构达到预定状态(位移限值或目标位移等)，最后评估结构整体的抗震性能。严格意义上讲，静力非线性分析方法仅是一种采用静力模拟得到结构在动荷载(地震)作剧F非线性响应的方法，然而其原理相对简单，可操作性强，计算结果可读性强、易丁I判断，且能与设计反应谱对应，同时经过多年的理论研究”“”“⋯⋯“及J=程实践证明”’。在合理确定参数前提下，静力非线性分析方法能够正确插述结构的非线性性质及变形形态，准确

4、暴露结构的薄弱部位，并对结构整体的抗震性能给出合理正确的评价。本文针对一实际超限、不规则络构，采用性能化设计思想，按不同构件及位置分别提出结构的抗震性能目标，并采用静力非线性分析方法，对其在不同水平地震作_}fj-卜f的≈E线性响应过程进行数值模拟，揭示其薄弱部位，验证确定的性能目标，评价整体结构的抗震性能，进而为判定结构是否满足规范提出的抗震性能目标以及在罕遇地震作_L}j下不倒塌的抗震设防水准提供依据。2、工程概况棣一困．蚪．19779d；生，_亡牲帅·306·第{。九届牟国高层建筑结构学术会议论文2006年塔楼及其它建筑组成，包括一个中心影院和地F停车库，塔楼主要用于住宅用

5、途。九个塔楼在结构顶部通过连廊近接成环形系统，并且多个塔楼顶部带有较大的悬挑结构。在结构设计过程中，采用隔震支座将连廊两端均与塔楼隔开，避免了塔楼之间的相互影响，并采取了地‘F室项班嵌围及裙房设置抗震缝等措施，使得各塔楼结构受力清晰、明确，并可作为独立的计算单元进行结构计算及设计。本文的内容仅包括楼群中的T1结构。Tl结构(参见图1～3)建筑总高度65．55m，总建筑面积约18800m2，地下2层．地上21层．其中l～8层为裙房，并在17～21层(距离地面56．4m)处设置一高5层、悬挑长度约lOm的悬挑结构。本工程抗震设防烈度为8度，抗震设计分组为第一组，抗震设防类别为丙类，场

6、地类别为III类。结构主体为钢筋混凝土框架一核心筒结构．其中在结构塔楼位置设置了核心筒，核心筒尺寸为9．35m×7．9m，墙厚l～9层为400mm，10～15层为350mm，16～21层为300mm，承担主要的地震作用。结构框架柱沿结构周边布置，截面尺寸一般为400mmX800mm，标准柱距3．3m，框架梁高730mm；悬挑部分采用钢结构以减小悬挑结构自重，并设置与主体连接的受拉型钢混凝士斜撑，提高悬挑结构的刚度和承载力；楼面系统采用250mm厚无柱帽现浇混凝士平板体系。此外为增大结构的抗扭刚度在结构立面上布置了部分斜撑：基础则采用CFG复合地基上筏板基础形式。’V：i二i一，≮

7、．．圈1TI结构计算模型圈2．裙房部分结构平面布置圈。．：～。2⋯～i一：；。r—『—1r酬_}I甲1{【．；．．i．：，。=：。。==。．。=：．。=一田3．塔棱部分结构平面布簋图3、基于性能的设计及静力弹塑性分析的目的本工程结构较为复杂，按《高层建筑混凝土结构技术规程》(j6j3--2002)(以下简称《高规》)规定，属于超限、不规则结构。其结构具有如下复杂性：1．结构竖向体型收进严重：结构从第9层开始收进，收进尺寸达36m，超过《高规》建议的最大收进尺寸(15．2m)，根据