【上海】新洲大楼的结构体系、关键技术.ppt

漕河泾新洲大楼的结构体系、抗震性能化设计与设计关键,邱 鹏 汪锋 楼瑜杰,上海市机电设计研究院有限公司,内容提要：,1,、新洲大楼的结构选型与体系介绍,2、新洲大楼的抗震性能化设计,3,、新洲大楼的设计关键技术,结构体系,structural system,一、新洲大楼的结构选型与体系介绍,1,、新洲大楼的建筑特点,2,、新洲大楼的结构构成,结构体系,structural system,建筑方案的特点：,1,、平面功能上无柱空间的设计,2,、空间上通过建筑整体抬高的效果概念，实现底层与周围道路、公园之间的开放空间。,3,、造型上修长而通透的建筑玻璃体架在了厚重的混凝土结构基座，形成虚实对比。,4,、视觉上大跨度及大悬挑的设计，形成了城市雕塑的质感与设计理念上大门的效果。,新洲大楼位于上海漕河泾高科技园区，东临漕河泾公园。为地上六层（机房及设备间为七层）、地下一层的建筑，地上建筑平面近似长方形，南北长约,170m,、东西宽约,28.32m,，标准层层高,4.5m,，总高度约为,36m,，主要柱网为,8.4m8.4m,。地下室南北长,220,米、东西宽度由,52m,逐渐缩小为,30m,，层高,5.5m,。,漕河泾新洲大楼项目主要设计概念是两个厚实的结构基座支撑了上部轻巧的功能体块，体现了建筑整体抬高的效果,建筑的平面轮廓也反映了基地及周边的退界关系,设计概念上也力图建立起城市主要交通干线与宁静的漕河泾公园之间一定的视觉联系。,1.1,新洲大楼的建筑特点,结构体系,structural system,结构的尺度关系,整个结构体系总长为,168,米，宽为,33.1,米，高为,35,米。结构轴网,8.4,米。核心筒长度,25.2,米，宽,6.6,米,14.2,米,。,结构体系,structural system,建筑设计元素对结构体系的要求：,1,、将整个建筑提升起来,结构处理：将上部结构建造在大底盘混凝土结构上，大底盘混凝土结构两侧的核心筒作为主要的支承体系。,2,、,F3,层无柱空间,结构处理：上部结构采用单跨悬挂钢框架，利用屋面高度创造屋顶转换桁架，荷载通过屋顶桁架再转递到大底盘上。,使用功能的要求和建筑的语言决定了结构的形式，而结构的形式也恰恰的表现了功能的要求和建筑的语言。,结构体系,structural system,新洲大楼的结构构成从下至上可以分为如下四个结构部分（如图所示）：基础与地下室、,12,层大底盘转换结构层、,36,层钢框架剪力墙及楼层梁板、屋顶钢桁架层。,1.2,新洲大楼的结构构成,结构体系,structural system,第一部分：地下室和基础,本工程基础采用变厚度桩筏基础，筏板顶面标高,-5.7m,，主要分为南北基座区域（厚筏板）与纯地下室区域（薄筏板）两大类：,南北基座区域的桩筏基础承受两基座传来的上部主要荷载，我们将该部分筏板设计为,1.6m,厚的矩形平面，在厚筏板四周,2m,宽范围设置了,1.1m,厚的筏板过度带，以避免筏板厚度突变；桩基采用,45m,的,PHC600,管桩，持力层为,5-3,粉砂层，在桩基布置上采用菱形布置，使桩基尽量集中在基座外侧落地剪力墙冲切范围以内，并尽量使各基座范围的荷载中心与该区域的桩基中心重合。,纯地下室区域的部分筏板厚,0.60m,，柱下局部加厚为,0.90m,；桩基采用,30m,的,PHC500,管桩，持力层为,52-2,含粘性土的粉砂层，该部分桩以抗拔为主，主要布置在地下室的框架柱与外墙下。,结构体系,structural system,第二部分：大底盘转换层,大底盘转换结构由底层的南北基座层与,2,层的三弦折板桁架转换层组成，为实现厚重的建筑外观效果并提供较大的结构刚度，大底盘转换结构层采用钢筋混凝土结构。,底层混凝土斜筒体基座示意图,大底盘转换层示意图,基座层由内外两部分剪力墙组成：内部核心筒区域剪力墙一直贯通至,6,层，提供建筑的竖向交通，并提供屋盖结构的部分支承；外部的四面剪力墙均向内倾斜，彼此形成一个上大下小的漏斗状的筒墙。,结构体系,structural system,混凝土三弦立体折板转换桁架示意图,2,层的混凝土三弦折板桁架共两榀，均由上下弦杆、混凝土折腹板、斜侧板、横隔墙等构件组成。三弦折板桁架的设计有以下几个特点：,1,）由贯通的上下弦杆以及斜腹板构成空间立体桁架，基座底面和顶面的楼板将两侧的三弦桁架连接在一起，整体刚度大、传力直接；,2,）上下弦杆、混凝土折腹板均内置通长的型钢骨，以增强整个三弦桁架层的可靠度与延性；,3,）在靠近内部核心筒剪力墙的部位共设置了八片横向的刚性剪力墙，保证三弦桁架的空间抗扭性。,结构体系,structural system,第三部分：钢框架,-,剪力墙,36,层钢框架,-,剪力墙结构体系,单跨悬挂钢框架结构横向平面简图,南北两核心筒剪力墙,大底盘转换结构层以上,36,层部分主要由悬挂钢框架结构与南北两核心筒区域竖直贯通的剪力墙等组成，钢框架区域楼面为主、次钢梁上铺钢筋桁架板，核心筒区域为现浇钢筋混凝土梁板楼盖。,工字型截面的平腹杆格构柱,与双肢格构柱相连接的双钢框梁,结构体系,structural system,第四部分：钢桁架屋面结构,上弦平面屋面支撑,下弦平面屋面支撑,屋顶纵横向钢桁架体系,屋顶结构层采用纵横向钢桁架体系：主受力方向的横向桁架间距,8.4,米，支承在双肢框架柱上；纵向桁架连接横向桁架与下部吊柱，支承在两侧的剪力墙上，主要为提高横向桁架的稳定性；在屋顶桁架的上下弦层还设置了屋面支撑，增大了结构的冗余度。钢桁架弦杆、腹杆、纵向支撑等均采用方钢管等强相贯连接。,结构体系,structural system,本结构方案的体系总结：,1,、本结构的结构体系为大底盘转换的悬挂钢框架剪力墙结构。,2,、通过双筒基座结构实现建筑首层架空的意图。,2,、通过混凝土三弦立体折板桁架结构实现建筑大跨度、大悬挑的尺度要求。,3,、通过单跨格构柱与屋顶桁架的悬挂结构实现第三层无柱空间的建筑要求。,4,、通过调整核心筒剪力墙的布置来控制整个结构的刚度与扭转。,5,、结构的构件尺度与材质充分实现建筑师的虚实对比与比例关系。,结构性能化设计分析,structural analysis,二、新洲大楼结构抗震性能化设计,1,、新洲大楼自振特性分析,2,、新洲大楼整体计算指标与规则性判定,3,、新洲大楼抗震性能化设计目标确定,4,、新洲大楼小震弹性时程分析,5,、新洲大楼中震的反应谱分析,6,、新洲大楼大震动力弹塑性分析与静力弹塑性分析,结构性能化设计分析,structural analysis,2.1,新洲大楼自振特性分析,图,7,新洲大楼,YJK,三维计算模型,图,8,新洲大楼,ETABS,三维计算模型,序号,YJK,计算结果,ETABS,计算结果,周期,平动系数,周期,平动系数,x,y,z,扭转,x,y,z,扭转,1,0.686,0.01,0.93,0.06,0,0.630,0.01,0.98,0,0.01,2,0.637,0.96,0.01,0.01,0.02,0.581,0.97,0.01,0,0.02,3,0.576,0.02,0,0.03,0.95,0.533,0.03,0.01,0,0.96,4,0.408,0,0,1,0,0.416,0.01,0,0.99,0,5,0.387,0.01,0,0.99,0,0.394,0.01,0,0.99,0,6,0.369,0,0,1,0,0.364,0.06,0,0.94,0,7,0.339,0,0,1,0,0.349,0,0,1,0,8,0.337,0,0,1,0,0.348,0,0,1,0,表,1,结构的周期与振型计算结果,第一振型,:0.686sec.(y,向的平动,),第二振型,:0.637sec.(x,向的平动,),第三振型,:0.576sec.(,平面扭转,),第四振型,:0.408sec.(,竖向振动,),第五振型,:0.387sec.(,竖向振动,),第六振型,:0.369sec.(,竖向振动,),两种软件计算得出的主要振型与周期基本一致，对表中的振型质量参与系数的分析表明：结构首阶振型为整体的,y,向平动，第二阶振型为整体,x,向平动，以平动为主的前两阶振型反映本结构振型清晰、布置合理；第三振型为整体的平面扭转，第一平动周期与第一扭转周期的比值小于,0.85,，满足规范要求；从第四阶振型开始，结构以整体竖向振动为主，说明此类大跨度、大悬挑的结构竖向振动影响显著。,结构性能化设计分析,structural analysis,2.2,新洲大楼整体计算指标与规则性判定,表,2,新洲大楼整体计算指标,计算指标,方向,YJK,ETABS,地震作用下基底剪力,(kN),X,向,20965.72,20495.57,Y,向,25378.93,24288.09,地震作用下各楼层最小剪重比,X,向,5.17%,4.94%,Y,向,6.27%,5.01%,地震作用下最大层间位移角,X,向,1/1395,1/1806,Y,向,1/1450,1/1709,X,双向地震,/1387,1/1802,Y,双向地震,1/1437,1/1429,规定水平力作用下最大位移比,X,向,1.05,1.09,Y,向,1.09,1.14,X,偶然偏心,1.09,1.20,Y,偶然偏心,1.29,1.38,本层侧向刚度与相邻上一层侧向刚度的最小比值,X,向,1.13,1.11,Y,向,1.01,1.05,表,3,新洲大楼规则性判定,类别,规范要求,结构指标,超限判定,最大适用高度,100m,36m,满足,最大高宽比,6,5.2,满足,平面规则性,扭转不规则,周期比,0.85,周期比,0.84,满足,位移比,1.4,位移比,1.29,满足,凹凸不规则,平面凹进,30%,无平面凹进,满足,楼板局部不连续,楼板有效宽度,30%,或较大的楼层错层。,开洞率,14.5%,满足,竖向规则性,侧向刚度不规则,本层刚度与相邻上一层刚度比,0.7,楼层最小刚度比,1.01,满足,竖向抗侧力构件不连续,竖向抗侧力构件内力由水平转换构件向下传递。,设置两个结构转换层,不满足,楼层承载力突变,层间受剪承载力小于相邻上一层,80%,最小受剪承载力比,0.86,满足,结构性能化设计分析,structural analysis,2.3,新洲大楼抗震性能化设计目标确定,表,1,新洲大楼抗震性能设计目标,抗震烈度,多遇烈度,设防烈度,罕遇烈度,整体抗震性能水准,完全可使用,基本可使用,保障生命安全,层间位移角限值,1/1000,1/500,1/120,构件性能,单跨悬挂钢框架,弹性（,OP,）,弹性（,OP,）,轻微破坏（,IO,）,三弦桁架转换层,弹性（,OP,）,弹性（,OP,）,轻微破坏（,IO,）,内部核心筒墙肢,弹性（,OP,）,不屈服,允许进入塑性，破坏程度轻微（,LS,）,内部核心筒连梁,弹性（,OP,）,允许进入塑性，破坏程度轻微（,LS,）,允许进入塑性，破坏程度可控（,CP,）,基座外筒墙肢,弹性（,OP,）,不屈服,允许进入塑性，破坏程度轻微（,LS,）,构件性能,基座外筒连梁,弹性（,OP,）,允许进入塑性，破坏程度轻微（,LS,）,允许进入塑性，破坏程度可控（,CP,）,其他次要构件,弹性（,OP,）,不屈服,允许进入塑性，破坏程度可控（,CP,）,根据结构的受力特点以及各部分的重要性程度，对不同的构件采用了不同的抗震性能目标：小震作用下，全部结构构件保持完全弹性；在中震作用下，悬挂钢框架、三弦桁架转换层按中震弹性设计，允许部分连梁进入塑性但要保证其破坏轻微，内核心筒剪力墙、基座剪力墙及其他次要构件均按中震不屈服设计；大震作用下，悬挂钢框架、三弦桁架转换层等重要受力构件基本保持弹性，连梁、内外筒剪力墙等其他构件容许进入塑性以进行耗能，其中连梁作为第一道防线应首先耗能，允许其发生可控的塑性变形，剪力墙作为第二道防线应保证其破坏程度轻微。,参考上海市超限结构规程并结合本结构受力体系，对本工程制定了不同地震力水准下的位移控制标准：结构层间位移塑性发展系数（层间位移角与弹性极限层间位移角比值）在小震作用下不大于,1.0,，在中震作用下不大于,2.0,、在大震作用下部大于,4.0,。其中弹性极限层间位移角按剪力墙结构,1/1000,从严控制，以有效控制结构在小、中、大震作用下的塑性发展程度。,结构性能化设计分析,structural analysis,2.4,新洲大楼小震弹性时程分析,地震波的选择,小震时程分析与反应谱基底剪力对比,波形,基底剪力（,kN,）,与反应谱相比值,X,向,Y,向,X,向,Y,向,SHW1,19048,21527,92%,84%,SHW5,22600,23221,107%,91%,SHW6,15207,17618,72%,69%,三条波平均值,19048,20789,90%,82%,反应谱,CQC,值,20966,25379,小震作用下结构的最大层间位移角,波形,SHW1,SHW5,SHW6,反应谱分析,X,向最大层间位移角,1/1475,1/1195,1/1838,1/1395,Y,向最大层间位移角,1/1469,1/1184,1/1844,1/1450,最大位移角所在楼层,F4,F4,F4,F4,时程分析包络值与反应谱分析计算结果对比,楼层,X,向楼层剪力（,kN,）,Y,向楼层剪力（,kN,）,时程包络,反应谱值,比例,时程包络,反应谱值,比例,6,6394,5913,1.08,6004,5948,1.01,5,10759,10204,1.05,11247,11350,1.0,4,13559,13421,1.01,15010,15451,1.0,3,16946,15670,1.08,17302,18513,1.0,2,20226,18429,1.10,21165,23172,1.0,1,22600,20966,1.08,23221,25379,1.0,1,、结构在小地震作用下，采用谱法与时程分析法进行了计算。,2,、小震时程分析结果满足,建筑抗震设计规范,（,GB50011-2010,）的相关选波规定，最大层间位移角与振型分解反应谱法结果基本一致，满足抗震规范所规定的限值要求。,3,、在时程波的作用下，,X,向的剪重比介于,0.040.06,之间，,Y,向剪重比介于,0.050.06,之间，均满足规范的要求。,4.,在小震弹性的设计原则下，本工程按照反应谱与时程分析结果进行了包络设计。,结构性能化设计分析,structural analysis,钢框架与剪力墙在小震作用下的剪力分配,规定水平力下的框架柱承受的地震倾覆弯矩,层号,方向,框架柱承受的倾覆弯矩,总地震倾覆力矩,框架柱所占百分比,7,X,1293.6,6249.4,20.7%,Y,2320.0,5910.3,39.3%,6,X,8533.4,31280.7,27.3%,Y,7056.9,30046.4,23.5%,5,X,15551.6,76591.2,20.3%,Y,11834.9,78871.0,15.0%,4,X,22805.2,134464.2,17.0%,Y,16764.8,146439.5,11.4%,3,X,28554.4,229382.1,12.4%,Y,23483.1,252688.3,9.3%,2,X,28598.9,305522.3,9.4%,Y,23492.7,368299.9,6.4%,1,X,29344.8,466749.8,6.3%,Y,4038.6,546291.9,1.0%,规定水平力下的框架柱承受的地震剪力,层号,方向,框架柱承受的地震剪力,总地震剪力,框架柱所占百分比,7,X,432.6,2066.6,20.93%,Y,825.0,1961.5,42.06%,6,X,1561.3,5543.6,28.16%,Y,2201.2,5343.8,41.19%,5,X,1520.9,10017.8,15.18%,Y,1118.7,10801.3,10.36%,4,X,1560.4,12779.6,12.21%,Y,1170.7,14939.9,7.84%,3,X,943.3,16056.6,5.87%,Y,1131.7,17980.0,6.29%,2,X,9.0,19167.0,0.05%,Y,3.7,22786.2,0.02%,1,X,175.9,21569.0,0.82%,Y,3217.4,25220.2,12.76%,在小震作用下，三层处框架柱所承担的弯矩占该层总弯矩的,9.3%12.4%,根据,JGJ3-2010,：第,8.1.3,条第,2,款，本结构,3,层以上的结构体系为钢框架剪力墙体系。三层处框架柱所承担的剪力占该层总剪力的,5.87%6.29%,，表明转换层以上部分结构主要的抗侧力体系是钢筋混凝土剪力墙。所以对本结构的位移控制按照钢筋混凝土剪力墙体系进行从严控制。,结构性能化设计分析,structural analysis,2.5,新洲大楼中震的反应谱分析,设防地震作用下结构主要构件的利用率,构件名称,中震弹性设计的最大利用率,中震不屈服设计的最大利用率,屋顶桁架杆件,0.98,0.92,双肢格构钢柱,1.00,0.89,吊柱,0.97,0.88,基座外筒连梁,1.91,1.18,基座外筒墙肢,1.41,0.98,内核心筒墙肢,1.72,0.99,内核心筒连梁,1.93,1.12,设防地震作用下基底与位移响应,方向,基底剪力,(,剪重比,),倾覆力矩,kNm,最大层间位移角,最大顶点位移角,X,向,62013 kN,（,15.5%,）,1.788 x10,6,1/496,1/939,Y,向,72508 kN,（,18.1%,）,2.091x10,6,1/527,1/708,三弦转换桁架主要工况下构件的轴力,荷载工况,外侧上弦杆,内侧上弦杆,下弦杆,斜腹板,恒载作用下最大轴力,压力,-7623,-2344,-16822,-5400,拉力,6078,1810,12636,2917,活载作用下最大轴力,压力,-2344,-721,-5124,-1698,拉力,1754,554,3811,811,频遇地震作用下最大轴力,压力,-484,-409,-1298,-243,拉力,481,515,1191,320,设防地震作用下最大轴力,压力,-1484,-1157,-3487,-823,拉力,1738,1444,3806,884,温度荷载作用下最大轴力,压力,-5516,-2569,-13600,-809,拉力,5516,2569,13600,809,1,、设防地震作用下，屋顶钢桁架、双肢格构柱、吊柱等重要受力构件的抗震承载力基本满足中震弹性设计的要求；,2,、基座外筒墙肢、内核心筒墙肢基本满足中震不屈服的设计要求；基座外筒处与内核心筒处部分连梁在中震作用下出现屈服，但按中震不屈服设计下超出比例不大；,3,、地震作用引起的三弦桁架弦杆与腹板的内力比竖向荷载、温度荷载引起的内力小很多,经验算三弦转换桁架的承载力满足中震弹性的要求；,4,、主体结构的最大层间位移角为,1/496,（,x,向）、,1/527,（,y,向），位于结构,5,层，整体结构变形满足抗震性能目标的要求,。,结构性能化设计分析,structural analysis,2.,6,新洲大楼大震弹塑性时程分析,2.,6,.1,地震波的选择,采用采用一条人工时程,SHW1,以及两条天然时程,SHW3,SHW4,时程进行罕遇地震作用下的时程分析。为了验证其准确性，将三条地震波均转换到,5%,阻尼比以及场地特征周期为,1.1s,的反应谱上，两者能较好吻合。,2.,6,.2,位移响应,在各时程分析工况下，,X,向最大层间位移角位于第四层处的,1/311,，,Y,向最大层间位移角在位移第四层处的,1/433,。结构在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角均小于,1/120,。满足,建筑抗震设计规范,所规定的抗倒塌的抗震性能目标,。,2.,6,.3,基底响应,分析工况,X,向,Y,向,基底剪力（,kN,）,剪重比,基底剪力（,kN,）,剪重比,SHW1,X,主向,77158,0.23,77339,0.23,SHW1,Y,主向,67705,0.20,90064,0.27,SHW3,X,主向,68654,0,.20,63022,0.19,SHW3,Y,主向,60603,0.18,72959,0.22,SHW4,X,主向,67688,0.20,73561,0.22,SHW4,Y,主向,60772,0.18,83872,0.25,将各罕遇地震作用时程分析工况下,X,向及,Y,向基底反力最大值，以及对应的剪重比列于下表。,X,向剪重比介于之间,0.180.23,，,Y,向剪重比介于之间,0.190.27,。,结构性能化设计分析,structural analysis,2.,6,.4,罕遇地震作用下的损伤响应,SHW1,的,X,主向,部分连梁出现塑性铰，但塑性变形均较小,在峰值处的墙体混凝土最大应力进入屈服，但未到达极限,在峰值处的墙体钢筋应力依然处于弹性阶段，尚未进入屈服,SHW1,的,Y,主向,部分连梁出现塑性铰，但塑性变形均较小,在峰值处的墙体混凝土最大应力进入屈服，但未到达极限,在峰值处的墙体钢筋应力依然处于弹性阶段，尚未进入屈服,SHW3,、,SHW4,的计算结果亦然,结构性能化设计分析,structural analysis,2.,6,.5,罕遇地震作用下的能量响应,SHW1,波在,X,主向（,1.0X+0.85Y,）的能量耗散分配图,SHW1,波在,Y,主向（,0.85X+1.0Y,）的能量耗散分配图,从能量耗散图可以证明，结构在,3,秒时逐渐进入弹塑性，其非线性能量与阻尼耗能的比例可知，结构处于弱非线性阶段。,2.6,.6,钢框架与剪力墙在罕遇地震作用下的剪力分配,钢结构双肢柱在罕遇地震作用下，承担了更大份额的水平力，这表明由于混凝土墙体的连梁进入了塑性，其刚度有一定程度的退化，所以一部分的地震剪力由剪力墙上转移到框架上，而框架双肢柱在大震作用下还仍然能保持弹性。,结构性能化设计分析,structural analysis,新洲大楼静力弹塑性分析,第一振型,X,向推覆分析结果,静力推覆分析完成后连梁塑性区分布图,推覆分析完成后剪力墙正应力示意,罕遇地震时结构的,X,向推覆曲线与需求曲线,性能点：顶点位移,Ux=32mm=H/1070,，底部剪力为,V=35850kN,在大震性能点处连梁塑性区分布图,在大震性能点处剪力墙正应力示意,静力推覆分析完成后整体框架结构变形示意,结构性能化设计分析,structural analysis,第二振型,y,向推覆分析结果,静力推覆分析完成后连梁塑性区分布图,推覆分析完成后剪力墙正应力示意,在大震性能点处连梁塑性区分布图,在大震性能点处剪力墙正应力示意,罕遇地震时结构的,Y,向推覆曲线与需求曲线,性能点：顶点位移,Uy=28mm=H/1223,，底部剪力为,V=51924kN,静力推覆分析完成后整体框架结构变形示意,结构性能化设计分析,structural analysis,罕遇地震作用下弹塑性分析的结论：,1,、结构在罕遇地震作用下的,X,主向地震波作用下的最大基底剪力约为小震的,5,倍；在,y,主向地震波作用下的最大基底剪力约为小震的,5.98,倍。可见结构在罕遇地震作用下并未出现较大的塑性变形，整体刚度并未有过多的退化。,2,、结构在,X,主向地震波作用下，其结构的最大层间位移角为,1/311,，在,Y,主向地震波作用下，其结构的,最大层间位移角为,1/433,，均位于结构中部的第四层，小于,1/,25,0,限值。,3,、在罕遇地震作用下，非线性耗能约占总量的,13%15%,，而阻尼耗能约占,75%77%,，可见结构处于弱非线性。,4,、塑性分析结果显示，剪力墙钢筋的应变均未达到屈服，墙体混凝体未达极限，离混凝土压碎距离尚远。,5,、在层间位移角最大的三、四层，该层的连梁最早进入塑性，部分连梁屈服，但并未破坏，达到了“强墙弱连梁”的设定目标，实现了连梁作为第一道抗震防线，减刚耗能和保护墙肢的目的。,6,、大震弹塑性时程的分析结果与静力弹塑性推覆分析结果基本吻合，即大震分析中所得到的构件截面利用率最大的部位，在静力弹塑性推覆分析中首先出现屈服。,关键技术,critical technology,1,、大跨度混凝土三弦折板桁架的设计,2,、斜筒墙结构的设计,3,、单跨悬挂钢框架的屈曲分析,4,、各类复杂节点的设计,5,、基于施工全过程模拟的分析计算与设计,6,、温度应力分析,7,、,BIM,技术的运用,三、新洲大楼设计关键技术,关键技术,critical technology,3.1,大跨度混凝土三弦折板桁架的设计,混凝土三弦立体折板转换桁架示意图,技术处理一：弦杆的受力特性与设计处理,（,a,）外侧上弦杆 （,b,）内侧上弦杆 （,c,）下弦杆,图,1,三弦桁架弦杆配筋详图,三弦桁架结构的上、下弦杆受力以重力荷载和温度荷载为主，地震荷载对三弦桁架弦杆不起控制作用。,关键技术,critical technology,技术处理二：三弦桁架的斜腹板的受力与设计,（,a,）恒载工况 （,b,）地震工况 （,c,）温度工况,三弦桁架受压最大斜腹板在各工况下的应力分布云图,（,a,）立面配筋分布图 （,b,）立面钢骨布置图,图,1,三弦桁架斜腹板立面配筋图,三弦桁架斜腹板为上大下小的梯形剪力墙，在配筋设计时我们采用以下几个方法：,1,）沿腹板的两条斜边设置了两个暗柱区域，对腹板上下两个截面采用压弯构件设计方法进行配筋计算，并将两截面的配筋大值作为暗柱墙体的配筋结果；,2,）斜腹板墙平面外弯矩全部由墙体两侧的分布钢筋承担；,3,）在腹板根部应力最大的区域另外附加一段,2m,高的钢骨进行局部加强。,关键技术,critical technology,技术处理三：外侧板的受力与设计,三弦桁架外侧板平面布置图,（,a,）纵向侧板 （,b,）端部侧板,外侧板立面示意图,1,、对于南北向的外侧板，其受力特性类似两端悬挑的单跨连续深梁，按连续深梁的构造要求进行配筋，在支座端与跨中端附加水平分布钢筋承受纵向拉应力，在支座端附加竖向分布钢筋承竖向压应力。,2,、对于东西向的外侧板，因其倾斜角度较大受力以弯曲应力为主，按一般多跨连续的楼板进行配筋，考虑斜板的轴力效应，对其采用双层双向连续对称配筋。,关键技术,critical technology,3.2,斜筒体基座结构的设计,技术处理一：在传力路线及支座部位设置多道斜柱，作为边缘构件增强了结构的安全系数,底层混凝土斜筒体基座示意图,技术处理二：外部斜筒体与内部直筒体间进行牢固连接，形成刚度大的双筒体结构,技术处理三：斜柱等重要构件部位内置钢骨混凝土，增强结构延性与强度,斜筒体基座的斜柱布置,外斜筒体与内直筒体间的连接,斜柱处的钢骨混凝土设置,关键技术,critical technology,3.3,单跨悬挂钢框架的屈曲分析,屈曲分析荷载：,1.2DL+1.4DL,第一屈曲模态：,Fcrit=29.50,（横架上弦的屈曲）,第二屈曲模态：,Fcrit=45.20,（框架的横向失稳模态）,第三屈曲模态：,Fcrit=83.94.,（框架柱的横向失稳模态）,第四屈曲模态：,Fcrit=89.19,（框架柱的横向失稳模态）,从上述分析可以看到所有的整体屈曲模态的屈曲因子均大于,15,，结构的非线性效应非常不明显。,关键技术,critical technology,3.4,各类复杂节点的设计,3.4.1,双肢柱和大底盘连接,3.4.2,纵向桁架和核心筒的连接,关键技术,critical technology,3.4.3,吊柱和楼层梁的连接,吊柱与屋盖桁架刚接节点,吊柱与楼层梁铰接节点,3.4.4,节点的有限元分析,关键技术,critical technology,3.5,施工分析,1,、考核施工过程的分步加载对结构内力的影响。,2,、通过施工分析得出对结构成型状态的影响，根据完工后的建筑外观对结构进行预变形处理。,3,、保证施工过程中的结构安全。,施工全过程分析的作用：,关键技术,critical technology,3.6,温度应力分析,降温工况下上部结构整体变形图,升温工况下上部结构整体变形图,降温工况下各部分构件的应力分布云图,升温工况下各部分构件的应力分布云图,关键技术,critical technology,3.7 BIM,技术的应用,基于,REVIT,平台建立的建筑结构模型,关键技术,critical technology,八、,BIM,技术的应用,基于,REVIT,平台建立的公用管线模型,谢 谢,