安联大厦弹塑性时程反应分析和抗震性能研究.pdf

2007年12月 第4卷 第4期 深圳土木与建筑 安联大厦弹塑性时程反应分析及抗震性能研究 刘 俊 陈 勤 （香港华艺设计顾问[深圳]有限公司） 【摘要】安联大厦是采用钢筋混凝土框架—核心筒结构形式的高层写字楼。为达到环保、健康的设计目 的，建筑师给大厦设计了一个“呼吸”系统—通过东西、南北错开设置的空中花园和中部入口大堂直通 屋面的中庭空间，实现了整个大楼的自然通风从而成为一栋节能的生态建筑。为满足建筑要求，楼板开 大洞，两个核心筒之间部分楼层连接薄弱。本文采用结构分析软件perform—3D进行了安联大厦的弹 塑性时程反应分析和抗震性能评估。研究表明：在罕遇地震作用下，结构的层间位移能够满足规范抗震 要求，剪力墙先于框架柱进入非线性阶段，部分楼层在核心筒之间的薄弱连接仅对核心筒附近的框架柱 的内力产生影响，但不影响整个结构的协调工作。 【关键词】弹塑性 时程反应 框架—核心筒 塑性铰 1工程概况 安联大厦工程是一座位于深圳市中心商务区的高 2 级写字楼，建筑用地面积为5917m，总建筑面积为 2 91072m。大厦地上共35层，地下4层，结构主体 高度为146.7m，顶部停机坪高度为159.45m，属B级 高度高层建筑。工程抗震设防烈度为七度，设计地震 分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。结构形式为钢 筋混凝土框架—核心筒结构，大厦的显著特征是在南 北两个电梯筒井之间设计了一个与建筑高度齐平的中 图1(a)东西花园连接楼层平面图 庭，沿建筑高度设置28个空中花园和1个屋顶花园， 从而保证竖向和周边空气流通。建筑7～27层⑥～⑦ 轴间每隔4层以东西两个空中花园连接（图1(a)）。建 筑平面在电梯筒的外侧每隔4层设置南北两个空中花 园（见图1（b））。图1(b)所示标准层是位于7层至27 层之间没有设置东西空中花园仅设置南北花园的楼 层，两个电梯筒之间用走廊连接。图1（c）所示为没 有设置任何空中花园的楼层，2个电梯筒之间用走廊 连接。由图1可见，为满足建筑外观和功能要求，两 个电梯筒井之间的连接构件较少，楼板布置不连续， 属于平面不规则超限。在地震作用下此结构能否协调 工作成为结构工程师最关心的问题。本文对整体结构 进行了七度罕遇烈度（220gal）地震作用下的弹塑性 时程反应分析，研究了这种复杂的不规则结构的变形 特征和破坏机制，对结构的抗震性能进行了综合评 价。 刘俊,男,香港华艺设计顾问 （深圳）有限公司 地址:深圳市中航苑航都大厦14楼 邮编:518031 图1(c)无花园连接楼层平面图 51 2007年12月 第4卷 第4期 深圳土木与建筑 2分析模型和计算参数 2.2剪力墙单元 本文的时程反应分析采用的是美国Berkeley大 钢筋混凝土剪力墙的轴向—弯曲特性和剪切特性 学CSI（Computers Structures, Inc.）公司最 由两个不同的模型分别定义。在考虑剪力墙的轴向— 【1】 弯曲特性的时候，将剪力墙截面定义为包含混凝土纤 新推出的结构分析软件perform—3D 。此程序 将弹塑性力学分析与工程破坏评估功能相结合，具有 维和钢筋纤维的截面 （图 5），其中钢筋纤维的面积 力学概念明确、抗震性能评估直观、明了的特点。 用混凝土纤维的配筋率表示。应用这种纤维截面模型 2.1杆系单元 可以预测剪力墙截面端部或者中部的钢筋及混凝土的 Perform-3D为杆系单元 （例如梁、柱）进行 屈服和开裂及压碎等非线性特征。剪力墙的边缘构 弹塑性分析提供4种计算模型：协调转动模型 件内的钢筋和混凝土分别由钢筋拉杆 （Steel Tie） （Chord Rotation Moda