75Etabs在复杂高层钢结构计算分析中的应用_王多民

Eb在复杂高构算Etabs在复杂高层钢结构计算分析中的应用析中的应用中国建筑标准设计研究院王多民主要内容主要内容”Etabs在超限高层钢结构中的应用——佛山市南海地铁金融城佛山市南海地铁金融城”Etabs在体型复杂高层钢结构中的应用——温都水城乐购广场温都水城乐购广场1.佛山市南海区地铁金融城1.佛山市南海区地铁金融城”工程简介”位于南海新区商务核心区”高度168.70米”地上40层，地下2层。”建筑面积13.85万平米。”33层以下办公，连体部分为酒店。”混合结构体系，33层以下为钢管混凝土柱­钢筋混凝土核筒结构梁板为普通土核心筒结构，梁板为普通钢筋混凝土体系。1.1工程简介‹34层以上，巨型桁架+内嵌钢板混凝土核心筒。核心筒。‹桁架最大悬挑28米。‹抗震设防烈度：7度（第一组）场地类别：Ⅱ类33层以下平面布置34层以上平面布置上下部关系示意图1.2本工程的主要技术特点和难点”本工程总高度168.7米”存在扭转不规则”凹凸不规则大悬臂连体”大悬臂连体”属于B级高度的体型特别不规则的高层建筑属于高度的体型特别不则的高层建”2009年8月通过超限审查。1.2本工程的主要技术特点和难点”根据超限审查意见，按不同的抗震性能目标进行设计”巨型悬挑桁架须做到中震弹性”核心筒底部加强区须中震不屈服连体及下部两层核心筒除按特级外还要特别加强”连体及下部两层核心筒除按特一级外，还要特别加强抗震构造措施，以保证巨型桁架的锚固。”竖向地震的深入分析。本工程分析的难点：”1.竖向地震如何考虑；”2.巨型桁架内力如何准确分析”3.上部楼板内力如何考虑”4如何评价结构在大震下的表现；”4.如何评价结构在大震下的表现；”5.节点设计是否安全；节；”6.施工模拟分析。采种软件对结构进分析•采用了两种软件对结构进行了分析。•Etabs软件小震和中震下的结构分析•Abaqus软件弹塑性时程分析和节Abaqus软件弹塑性时程分析和节点有限元分析。1.3采用Eb软件采用Etabs软件所做的工作1.3.1多遇地震下的结构分析”分别采用振型分解反应谱法和时程分析方法计算结构的地震时程分析方计算结构的地震作用。楼板采用膜单元以方便导荷载，各层均采用刚性楼板假定以计算结构整体指标假定以计算结构整体指标。”反应谱法综合考虑了X,Y,Z三向，水平的XY双向地震，以及45度，水平的向地震，以及度，135度方向的地震作用。竖向反应谱取水平谱的65%，如右图图。”采用Ritz向量法进行模态分析，大大提高了计算效率，前30个大大提高了计算效率，前30个振型的质量参与系数已可达90%以上。结构前三振型T1=322sX向平动T2=267sY向平动T3=203s扭转T1=3.22s,X向平动T2=2.67s,Y向平动T3=2.03s,扭转图8X向地震作用下层间位移角图9 Y向地震作用下层间位移角最大层间位移角1/1376,楼层最大位移与平均位移比值为1.47。‹弹性时程分析选取了了三条水平波和三了了三条水平波和三条竖向波，分别为:Elcentro,Taft和人工合成波。‹Taft竖向波输入下，悬臂最远角点，当阻尼比取0.02时，最大加速度超过4g加速度超过4g。‹竖向地震对结构起着重要的影响着重要的影响。角点在Taft竖向波下的反应谱1.3.2巨型桁架的中震弹性分析”采用Etabs中震弹性计算时，相应处理措施如下：1.      水平地震影响系数最大值αmax取0.23;2荷载取设计组合材料按设计值；2.      荷载取设计组合，材料按设计值；3.      悬挑部位楼板假定为膜单元，轴向刚度折减为一个较小水平。指定楼板为准刚性隔板。桁架杆在进截计时应为拉（）弯构件4.      桁架弦杆在进行截面设计时应指定为拉（压）弯构件5.      按反应谱法计算竖向地震作用，采用RITZ向量法进行按反应谱计算竖向震作用，采用向量进行模态分析。1.3.2巨型桁架的中震弹性分析6.反应谱工况考虑X,Y,Z，转角45度，及XY双向地震6.   反应谱工况考虑X,Y,Z，转角45度，及XY双向地震作用，阵型阻尼比取0.04。7.   混凝土结构抗震等级均按4级。8.   地震不与风荷载同时组合。9仅考虑竖向地震组合时的荷载组合工况9.  仅考虑竖向地震组合时的荷载组合工况1.6D+0.8L+1.7Ev。”经过分析，巨型桁架均能满足中震弹性要求。1.3.3楼板的内力分析”顶部悬挑部位及后部平衡跨楼板存在巨大拉力，为准确分析楼板内力，将楼板指定为准刚性隔板，经过计算，楼板内的轴力如右图所示，蓝色区域恒载下拉力超过300KN/m。对存在轴向拉力的楼板采取双层双向配筋，并适当加向筋，并大了配筋率。1.4其它相关设计分析工作”桁架受压腹杆屈服后分析”桁架受压腹杆屈服后分析”进行弹塑性动力时程分析”进行弹塑性动力时程分析节点有限元分析”节点有限元分析。施工模拟分析钢板剪力墙的截面设计分”施工模拟分析，钢板剪力墙的截面设计分析等析等。部部分节点点的有限元分析结果果2.温都水城乐购广场2.1工程概况京•位于北京市回龙观•总面积12万平方米•地上13层, 地下2层地上为钢框架结构•地上为钢框架结构•地下为钢筋混凝土结•商场、影院•高中低三级滑雪•高、中、低三级滑雪道2.2本工程的特点和难点”本工程体型极为复杂”屋面是弧线”活动屋盖”塔楼为倾斜结构”高级雪道”缺乏“层”的概念，2.2采用Etabs软件所解决的问题”可以方便的建立结构的整体计算模型。”高级雪道支座。”雪道等屋面定义为壳单元。”斜柱、斜梁均指定为压弯构件斜斜梁均弯件3结论3.结论”通过以上两个实例，证明了Etabs在超限、复杂高层钢结构多高层建筑中均有较好的中有适用性，其内置的丰富构件单元和准确高效的计算内核均为复杂、超限高层钢结效的计算内核，均为复杂、超限高层钢结构建筑提供了良好的解决方案。专家”专家认可谢谢！欢迎提出宝贵意见和建议