绿色建筑思想在上海中心大厦结构设计中的体现(4)

　　3. 4 基于性能的抗震设计技术。
　　
　　基于性能的抗震设计理论实际上是一个总体设计思想，主要指结构在受到不同概率地震作用下的性能达到一组预期的性能目标。
　　
　　上海中心大厦为重点设防类（ 乙类） 建筑，在多遇地震、设防地震和罕遇地震下采用的抗震性能目标分别为： 完全可使用、基本可使用和生命安全。采用基于性能的抗震设计方法，对结构在多遇、设防和罕遇地震作用下的动力特性进行了分析[3,7],得到相关绿色创新技术及成果如下：
　　
　　1） 提出了基于性能的抗震设计目标，克服了基于承载力的抗震设计不能预估结构屈服后的工作性能的缺陷；2） 完善了超高层建筑的弹塑性时程分析方法，根据结构的频谱特征选取了满足计算要求的地震动加 速 度 时 程，分 别 采 用 ABAQUS、ANSYS 和PERFORM-3D 对结构的抗震性能进行建模计算，并对计算结果进行了分析比对，采用合理的设计确保主要构件不失效，并使耗能元件在罕遇地震作用下能够进入屈服耗能，既确保了生命安全，又体现了设计的经济性和合理性，为类似项目提供了技术参考；3） 分别在同济大学和中国建筑科学研究院进行了振动台试验（ 图 9） ,试验模型按照结构真实模型进行缩尺设计，分别为 1∶ 50 和 1∶ 40,通过 2 次振动台试验，获得了相应的结构动力响应特征，通过将试验数据进行分析比对，验证了结构抗震安全性，发展并提高了结构动力试验的水平。
　　 　　3. 5 足尺受力构件及复杂连接节点设计。
　　
　　上海中心大厦结构采用了巨型框架-核心筒-伸臂桁架的抗侧力结构体系。巨型柱是抗侧力体系中的重要组成部分，整个结构的竖向荷载、水平荷载的传递以及刚度的控制与巨型柱自身的受力状态直接相关。因此，合理正确地选取巨型柱截面形式，准确地分析和研究其承载能力和延性，是设计中需主要考虑的问题。
　　
　　上海中心大厦巨型柱采用型钢混凝土组合柱[2],针对截面钢骨布置，从受力、施工角度和节点域整体性分析三个方面，比较了格构式和实腹式两种钢骨布置形式，最终选用了“王”字形实腹式组合柱截面（ 图 10a） .在此基础上，对 SRC 柱的承载力和延性进行了计算分析（ 模型截面见图 10b） ,结果表明巨型柱的承载力能满足设防烈度地震弹性的要求，且具有良好的耗能能力。
　　 　　节点设计也是巨型框架设计中的关键环节，本文作者对于伸臂桁架与巨型柱的连接节点、环带桁架与巨型柱连接节点进行了有限元分析，分析结果表明节点区的设计符合“强节点、弱构件”的抗震设计思想，并基于理论分析结果，对典型节点进行了试验研究（ 图 11） ,试验结果与有限元分析结果基本一致[8].
　　 　　相关绿色创新技术和成果如下：
　　
　　1） 对结构关键部位的大型构件，从截面选型、承载力、抗震延性等方面进行了研究，在满足受力要求的条件下做到节约用材；2） 对关键复杂连接节点，即伸臂桁架与巨型柱连接节点、伸臂桁架与核心筒连接节点，结合理论分析与试验结果，验证了其设计的合理性。
　　
　　3. 6 竖向荷载及用钢量优化设计技术。
　　
　　一般楼面活荷载满布可能性较小，因此可按荷载规范的规定对其进行折减，在对活荷载进行折减的基础上，在保证结构满足承载能力和变形要求的前提下，细化模型分区，调整构件截面，实现用钢量的优化，取得了明显的经济效益[3].