由中国建设科技集团(中国建筑设计研究院)、东南大学、《建筑结构》杂志社主办,亚太建设科技信息研究院有限公司、《建筑结构》杂志社、东南大学土木工程学院承办的本次会议于2014年9月26-27日在南京成功召开。来自全国各地400余名代表参加了本次会议。
开幕式
9月26日上午的开幕式由亚太建设科技信息研究院有限公司副院长,《建筑结构》杂志社社长兼主编王学东主持。中国建设科技集团副总裁张军、东南大学副校长林萍华代表主办单位发言。吕志涛院士也出席了开幕式并致辞。就坐主席台的嘉宾还有中国建筑科学研究院顾问副总工程师王亚勇设计大师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师傅学怡设计大师、亚太建设科技信息研究院熊衍仁院长、东南大学土木工程学院吴刚院长。
大会报告
本次会议报告精彩纷呈,共有21位来自海内外的专家围绕抗震技术研究和工程实践进行了精彩演讲。
报告主要分为规范标准、理论研究、消能减震、工程实践、数值模拟五个方面。
规范标准
王亚勇 全国工程勘察设计大师,中国建筑科学研究院顾问副总工程师
报告题目:《超限高层建筑抗震专项审查性能化设计要点》
超限高层建筑结构的界定应该从楼板开洞、凹口深度、错层、穿层柱(稳定验算或强度验算?)、框支层、偏心、扭转位移等方面考虑。明确了在小中大震下规范和“安评”地震作用取值问题。介绍了结构周期合理取值、剪重比(最小地震剪力系数)的底线与调整、框-筒结构中框架承担剪力比、“中震不屈服”下墙肢拉应力验算等设计人员非常关心的问题的解决办法。提出控制指标应该根据地区区别对待,并提出四类地区:高风-强震 (海口),高风-弱震 (青岛),低风-强震 (昆明),低风-弱震 (长沙),要求考虑指标的相关性。对时程分析法中三个重要因素:输入地震波准则、计算模型和计算方法、输出结果判别进行了探讨。解读了性能化设计要点。
李小军 中国地震局地球物理研究所 研究员
报告题目:《工程抗震设防地震参数及其确定》
简介了地震灾害的形成和减轻地震灾害的手段,指出工程抗震设防是重要减灾防御策略。重点讨论了工程抗震设防问题,从设计地震动参数的要求(设防采用的物理量)、设防概率水平的要求、地震地质灾害及程度来考虑抗震设防要求。结合建筑抗震设计规范、石油化工钢制设备抗震设计规范、公路桥梁抗震设计细则、城市轨道交通结构抗震设计规范、水工建筑物抗震设计规范、油气输送管道线路工程抗震技术规范等要求对抗震设防参数进行了对比,指出不同工程要求特定的设防地震动参数,要求特定的设防概率水平。结合《中华人民共和国防震减灾法》等法律规定指出中国地震动参数区划图是基本的工程抗震设防要求,一些特殊的建设工程必须进行地震安全性评价,结果应用于工程抗震设防。介绍了根据中国地震动参数区划图确定地震参数应该注意的问题,并介绍了最新的第五代地震区划图基本情况、最后分析了地震安全性评价反应谱与规范谱的差别。
王立军 中冶京诚工程技术有限公司专家
报告题目:《钢结构的能力设计法与抗巨震设计》
结合唐山、汶川地震震害,提出结构抗震设计应以塑性耗能机制,抵御强震的打击;抗震设计是以结构强度和延性的最佳组合,实现最为经济的抗震设防。同时指出地震的不确定性,提出了结构地震反应——等位移原理,详细介绍了《钢结构设计规范》中钢结构抗震性能化设计:区分结构构件为塑性耗能构件和普通构件; 塑性耗能构件按延性设计;普通构件按超强设计。论证了能力设计法可以解决巨震设计问题。
左晴 TT公司副总裁
报告题目:《长周期超高层项目的抗震设计在中美规范下的分析与对比》
首先介绍了TT 的超高层项目在CTBUH 中的结构周期的统计。进行了中国抗震规范GB50011与美国规范ASCE 7-10抗震的差异与对比。关于抗震设计反应谱差异与对比,基本认为,ASCE/SEI 7-05在考虑场地类型对抗震设计反应谱的影响方面,比GB 50011-2010更为全面。关于最小剪重比比较结论:对于7度(0.1g)中震下反应谱,对于短周期结构(T<4s),美国规范反应谱加速度大于中国规范;对于长周期结构(T>4s),美国规范反应谱加速度小于中国规范。通过上海中心对比表明,对于7度(0.1g)中震下的长周期结构,ASCE7和GB50011-2010得到的基底剪力较相近;ASCE7得到的倾覆力矩远小于GB50011-2010。
理论研究
Roberto T. Leon 美国弗吉尼亚理工大学教授
报告题目:《美国组合结构标准化的最新进展》
A sustainable system requires: Low-cost, high-impact strategies ;Performance based design – must go beyond life safety ; Appropriate technologies ; Multi-hazard and multi-disciplinary approach.
A resilient system is one that shows: reduced failure probabilities, reduced consequences from failures, in terms of lives lost, damage, and negative economic and social consequences, and reduced time to recovery (restoration of a specific system or set of systems to their “normal” level of functional performance)
Composite construction is sustainable and resilie.
Composite columns in widely used in tall buildings. CFTs were researched and proposals were presented for AISC 360‐16 (2016) Specification for Structural Steel Buildings.
中岛正爱 日本京都大学教授
报告题目:《大比例结构试验对结构工程的促进作用》
简单介绍了日本近期抗震技术的进展情况,包括理论、实验、阻尼器应用等,重点讲解了在E-Defense世界上最大振动台上进行的几个超高层建筑结构的隔震振动试验的情况,并对结果进行了详细分析。
陆勇 英国爱丁堡大学工程学院讲席教授
报告题目:《结构鲁棒性与抗震减灾》
Overview and general discussion
- What is structural robustness? Whatexactly comes to the remit of robustness? (covering everything = nothing)
- Essential aspects
- Discussion of historical cases
Characterisation and quantification
- A proposed robustness metric
Recent research advancement
消能减震
葛汉彬 日本名城大学教授
报告题目:《高性能减震消能阻尼器的研发和钢结构的无损伤减震设计》
介绍了4种阻尼器:屈曲约束支撑、剪切板阻尼器、屈曲约束波纹板阻尼器和形状记忆合金在日本的研究和工程应用情况,对钢结构无损伤减震设计的设计方法以及理论进行了解释,同时介绍了阻尼器在钢拱桥工程中的应用。
李爱群 东南大学教授
报告题目:《建筑结构减隔震设计案例》
介绍了减隔震技术的应用范围,从隔震(减震)体系的选择、隔震支座(减震装置)布置、地震动的选择、结构计算模型与分析、关键的控制指标介绍了减隔震技术的设计技术要点。对结构减振控制技术(被动、半主动、主动、智能、混合)的优劣进行对比,对减隔震分析软件的性能进行了对比。对粘滞流体、粘弹性、软钢、防屈曲耗能支撑、摩擦阻尼器这五类消能减振阻尼器性能进行了对比,介绍了研发和工程应用情况。对于高耸结构、大跨楼盖、高层建筑减震设计要点和项目案例进行了深度介绍。最后以绿地集团成都锦天府高层住宅项目在芦山地震中的表现说明了减震技术对高品质住宅的优势。
蔡克铨 台湾大学教授
报告题目:《挫屈束制支撑构架之试验、设计与应用》
结合地震作用分析了屈曲约束支撑钢框架结构的变形要求,介绍了屈曲约束支撑的断面形式和组成,分析了其力学性能,结合力学分析研究了BRB核心消能段长度比例效应、BRB框架的抗震设计,重点探讨了BRB与框架连接节点的抗震设计,对对接和搭接节点的优劣和特点进行了对比分析,提出了槽式连接方式和研究情况,介绍了台湾基于云平台计算辅助设计软件BOD及其应用情况。
周云 广州大学教授、校长助理
报告题目:《消能减震设计与应用中的若干问题(几个关键问题)》
介绍了消能减震结构的设计依据,指出目前国内技术规程、构造图集和产品标准构成基本完善体系。适用范围:有减震需求,有相对位移或相对速度的一切结构,使不可为,成为可为,使不好用,成为好用。消能减震结构的体系:结构中安装消能器后,不改变主体结构的竖向受力体系,改变了结构的抗横向(侧向)受力体系。消能减震装置的选择:1)减振类型:地震?风振?2)结构需求:附加阻尼?附加刚度和阻尼?3)消能装置的类型与力学特征4)经济因素5)周围环境对消能器性能的影响6)资质与信誉。消能减震结构的分析方法取决于:1)主体结构和消能器在地震作用下所处的状态;2)消能器的类型:位移相关型还是速度相关型。消能减震子结构的设计、连接与构造、观测系统的设置、设计文件中应注明的问题等。
黄坤耀 上海赛弗工程减震技术有限公司总工程师
报告题目:《连梁阻尼器及应用》
回顾了连梁及其作用,介绍了连梁阻尼器的工作原理,属于位移型阻尼器,通过金属剪切屈服耗能。连梁阻尼器系统的组成:阻尼器耗能段;阻尼器锚固段;连接梁段。其耗能能力是普通连梁的几倍(3~4) 。结合几个工程实例,介绍了连梁阻尼器在框剪结构(一个医院建筑)、剪力墙结构(一个住宅建筑)、框剪结构(提升一个住宅建筑的性能)。最后从规范依据、设计、安装更换等方面总结了连梁阻尼器应用技术要点。
工程实践
傅学怡 全国工程勘察设计大师,中建国际(深圳)设计顾问有限公司董事、总工程师
报告题目:《沈阳宝能T1塔楼结构设计研究》
沈阳宝能金融中心T1塔楼5层地下室,地面565m高,结构高宽比为:548/54.7=10 ,内筒高宽比为:548/31.3=17.4, 主要抗侧力体系由巨型斜撑框架-核心筒-外伸臂组成,抵抗风荷载和地震作用。巨型斜撑框架由 巨柱+ 斜撑 +周边带状桁架组成,设置4道伸臂钢桁架,采用了劲性钢筋混凝土核心筒。共8根巨柱,长方形,长宽比约1.5,柱长边基本平行建筑外轮廓,底部的尺寸约为5.4×3.5m,在顶部逐渐减小至2.0×2.0m。外墙需设钢板层数为20层,钢板含钢率4%;内墙需设钢板层数为12层,底部内墙钢板含钢率3%。并详细介绍了通过施工图阶段用钢量优化节省了大量的钢材。
李英民 重庆大学土木学院副院长
报告题目:《山地建筑结构性能与设计方向研究进展》
以大量图片展示了山地结构的震害情况并进行了分析,提出了震害给结构设计的启示:受力特点不同于普通结构,破坏机制有别于普通结构,目前规范不适用山地建筑。总结了山地结构类型:掉层、吊脚、附崖、错台、错层,对山地结构的相关概念进行了定义与名词约定,通过算例的弹性、弹塑性分析,对山地结构性能进行了分析与研究,介绍了已经进行的山地结构的拟静力实验情况,得出了:高阶振型对掉层部分影响显著,横坡向扭转严重,层剪力和轴力与普通结构不同,上接地层楼板应力特点,薄弱部位转移等特点。最后给出山地结构设计建议:风、地震、土压力如何输入、分析模型和方法、概念设计中注意问题等。
孙逊 东南大学建筑设计研究院有限公司总工程师
报告题目:《基于失效模式的抗震设计(以中国国学中心为例)》
结构失效模式优化和损伤控制能显著提高结构的整体抗震性能。通过引入能力设计法的控制概念,有目的地引导作为主要抗侧力体系的屈服机制和破坏模式,可以最大限度地减小关键构件的破坏程度,从而形成合理的破坏模式,提高整体结构的抗震性能。偏心支撑就是基于失效模式的设计;通过预设的耗能梁段的剪切或弯曲屈服,耗散地震能量,从而保护其他的支撑和柱、梁构件。屈曲约束支撑亦是一种基于失效模式的设计。中国国学中心位于北京市奥林匹克公园中心区,建筑功能要求的跨度较大:中部的主展厅(无柱)平面尺寸达25m×25m,四边的展厅(无柱)跨度亦达16m~19m,尽管层高较高,但建筑的空间要求高,承担竖向荷载的梁板应可能在较小的高度下跨越较大的跨度,同时自身的质量应较小。 水平楼盖系统均采用钢桁架或实腹式(蜂窝)钢梁形式,由高效的钢梁、组合楼板系统形成较大的竖向刚度,,最终采用钢框架加偏心支撑结构体系。采用了基于位移和失效模式的抗震性能化设计,结构体系选择了带低屈服点剪切钢耗能装置的偏心支撑加钢框架结构体系。
束伟农 北京市建筑设计研究院副总工程师
报告题目:《复杂体型超高层建筑结构设计案例分析(涵盖中国尊、远洋Z6、彩虹之门、丽泽SOHO四个项目的设计情况)》
中国尊-CBD-Z15 建筑高度528m,结构体系:巨型柱+核心筒+巨型斜撑。介绍了巨柱的结构布置和截面形式、腰桁架截面形式和尺寸、斜撑的截面形式和尺寸、顶部结构情况。北京CBD-Z6 建筑高度405m,结构高度 380m,底层平面宽度约54m,结构高宽比7.0,核心筒宽度约33.5m。结构体系:巨型柱+斜撑+核心筒,结构形式:钢+混凝土结构。外框筒立面为纺锤形,竖向构件平面内外均倾斜,属不规则网格。内筒为底部混凝土筒+上部钢结构框筒。北京通州彩虹之门建筑高度:300m,结构体系:框架+核心筒结构 ,结构形式:钢+混凝土结构。大拱沿竖向共设置3个避难层,标准层高为4.5米,部分层高4.2米,避难层层高为9米。 小拱沿竖向均匀设置2个避难层,标准层层高为4.2米,避难层层高6.0米。经与专家沟通,基本确定了下一步主要对原匀柱混合结构方案和底部钢管混凝土柱钢结构方案进行深化。 方案1:混合结构——匀柱钢框架-核心筒-腰桁架结构体系;方案2:钢结构——外钢框架-钢支撑筒-腰桁架-底部钢柱内灌混凝土结构体系。丽泽SOHO建筑高度200m,结构体系:框架+核心筒+腰桁架,结构形式:钢-混凝土结构,钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构-腰桁架 。
张同亿 中国中元国际工程有限公司副总裁
报告题目:《海口塔结构设计》
海口塔由一座超高层塔楼及东西两侧的裙楼组成。塔楼地上94 层,地下4层,建筑高度428米,结构屋面高度408.2米。塔楼采用巨型支撑框架-核心筒-伸臂桁架抗侧结构体系。该体系由三部分组成:部分楼层内设置钢板或型钢的钢筋混凝土核心筒、设置6道腰桁架加强层和设置巨型支撑的巨型支撑框架、连接核心筒和巨型支撑框架的2道伸臂桁架。 介绍了地基基础设计、整体结构性能分析,以及下述专项分析:施工模拟计算、防连续倒塌分析、动力弹塑性分析、巨柱、巨型斜撑水平分力对设计的影响、楼板应力分析、舒适度控制、不同嵌固部位的分析、折线形转换桁架和腰桁架受力分析和抗震性能评估。
张良平 华森建筑与工程设计顾问有限公司总工程师
报告题目:《南京青奥会议中心结构设计》
南京青奥中心地上六层,建筑高度46.9m,地上建筑面积约11.35万㎡ 。功能分区:会议中心、展览中心、商业中心、音乐厅。建筑体量:170mx170mx45m。钢结构的框架-中心支撑束筒的结构体系。15m以下由四个独立的单体组成,每个独立单体有若干钢结构中心支撑楼梯筒作为主要竖向受力构件,和周边钢柱共同抵抗水平和竖向荷载作用 ,15m以上连成整体,形成约160mx190m的独立建筑物,在局部大跨度及大空间区域,设置矢高为4.5m至6m的钢桁架,将底部四个单元连为整体 。21~27米设置空间桁架层,结合建筑使用功能及平面布置进行局部柱网转换 。结合建筑造型在建筑物周边及内部布置了大量斜柱和折线柱。详细解读了设计难点:大凹口结构方案、多折点钢斜柱设计、斜柱与复杂幕墙的关系、复杂幕墙设计、复杂大跨异形桁架与钢束筒设计、复杂节点设计、整体结构计算软件的选择。
朱立刚 奥雅纳工程咨询(上海)有限公司 副总工程师
报告题目:《重庆朝天门来福士项目的挑战与创新》
简单介绍了重庆朝天门项目基本情况,针对项目两个难点进行了深入分析。其一是场地边坡稳定设计,场地东、西两侧采用了抗滑桩保证土体稳定,并应进行地震作用下的相关验算;为了增强结构的整体性,地下室B3至S1层的整个结构不设结构缝,形成一个巨大的刚性底盘。中南部直接坐落在中风化基岩上,东西侧则通过抗滑桩、工程桩把结构大底盘与底部基岩相连形成一有机整体。在场地两侧布置一定数量的长期监测点。其二是多塔连桥设计,首先介绍了ARUP设计的新加坡滨海湾金沙酒店多塔连桥的情况,对于设计过程中考虑的多个连桥方案和分析结果进行了比较,最终形成了切实可行的实施方法。同时介绍了ARUP创新研发的北塔结构组合伸臂墙。
数值模拟
张谨 苏州工业园区设计研究院股份有限公司副院长
报告题目:《数值仿真技术在设计中的应用探讨》
介绍了数值仿真技术的概念,以及其在数值仿真技术在工程领域应用(结构、建筑、设备)。重点分析了动力弹塑性分析中数值模型建立(基于构件的模型、基于截面的模型、基于材料的模型)、地震作用输入、数值分析方法、分析结果输出(地震剪力输出、层位移角输出、不同时刻的地震响应)。对动力弹塑性与静力弹塑性分析、振动台试验进行了对比,指出动力弹塑性分析视为一种数值仿真振动台试验。对动力弹塑性分析常用软件进行了对比,通过太原国海广场案例说明了动力弹塑性分析问题。数值风洞模拟与物理风洞试验进行了对比,介绍了湍流数值模拟方法,探讨了数值风洞在设计中的角色,介绍了苏州中心大鸟项目和康力电梯测试塔项目的数值风洞模拟。最后介绍了基于自由曲面网格划分技术、BIM技术、参数化设计的复杂曲面结构仿真。
谢靖中 上海佳构软件科技有限公司 总经理、博士
报告题目:《大震分析的一般现象、规律及技术要点》
对佳构STRAT软件及其大震计算分析功能概况进行了简介,指出佳构STRAT软件高速运行的技术基础,并分析了佳构计算模型的特点,针对工程中下述问题进行了深度讨论:、剪力墙连梁计算、显式积分、隐式积分的问题、楼板模拟与刚性楼层假定、塑性铰模型问题、:代数积分、数值积分的误差。最后介绍了裂缝计算效果及现象。
企业展示
会场外还设置了企业展区,为企业、设计、科研各方之间搭建了良好的沟通平台。
工程参观
9月26日下午,会议还组织了南京青奥中心的参观,让大家在项目现场对专业知识有了更深的领悟。
会议论文集
本次会议还以《建筑结构》增刊的形式出版了会议论文集,共收录了169篇论文。
特别致谢
会议得到了华森建筑与工程设计顾问有限公司、东南大学建筑设计研究院有限公司、苏州工业园区设计研究院股份有限公司、上海佳构软件科技有限公司、上海赛弗工程减震技术有限公司的大力支持,在此致谢!
摘自《建筑结构》