李霆 中南建筑设计院股份有限公司 总工 教授级高工
报告题目:《大跨巨型结构设计与分析的创新实践》
案例一 厦门北站大跨巨型混合框架结构设计与创新。
该建筑是具有闽南民居“燕尾脊”特色的国内最大跨度无柱候车厅。首次采用“A型钢骨混凝土塔柱+弧形预应力混凝土箱梁+大跨薄腹钢桁架梁”组成的新型双向巨型混合框架结构体系。
分析设计亮点:保证高宽比为27的塔柱在施工及使用期间的侧向稳定;连系竖向构件、保证抗侧刚度的弧形预应力混凝土箱梁设计;首次在屋盖上采用双向不等高交叉桁架组成的新型网格结构;“钢板+预应力筋”双重连接节点设计;双向下弦杆贯通竖腹杆的新型圆钢筒节点设计;结构抗震性能分析;巨型塔柱有限元分析;双向不等高交叉桁架试验及分析;大跨屋盖稳定分析;结构抗风设计等等。
案例二 广东科学中心巨型框架结构隔震设计与分析。
建筑结构采用纵向巨型桁架+横向桁架与格构式巨柱,实现多层展厅室内无柱大空间。楼层用钢量仅189kg/m2,达到良好的经济指标。
分析设计亮点:隔震支座与抗风支座的布置;无统一隔震层技术;隔震支座连接设计;协调结构抗风与结构隔震的大铅芯橡胶抗风支座创新;SAP2000非线性分析;振动台试验研究等。
肖从真 中国建筑科学研究院 副总工 研究员
报告题目:《超高层建筑结构研究进展——结构刚度问题》
首先回顾了我国超高层建筑的发展。从京广中心(1990年,208米)到深圳平安金融中心(2016年,660米),单个底柱截面从2m2扩大至21m2。如何解决节约、高效利用材料成为一个关键问题。指出合理体型布置以减小荷载或增大刚度两条出路。进而详细讨论了整体倾覆、结构的整体刚度控制和结构的楼层刚度比三个关键问题。其中,通过统计上世纪80年代至今我国已建或已通过超限审查的414栋高层建筑的周期结果,给出了高层自振周期与结构高度的关系和控制指标。
王克海 交通部公路科学研究院 研究员
报告题目:《桥梁抗震设计理念》
从桥梁抗震设计的基本概念入手,回顾了强度设计理论、延性抗震设计理论到基于性能的抗震设计理论,对比了反应谱法、时程分析法及静力弹塑性Pushover方法的特点,从理论的角度,指出综合性的地震烈度概念与提倡对症下药的抗震设计间潜在的矛盾。
建议工程师要正确认识和使用我国地震动区划图,提出了我国地震动区划图的发展趋势及规划多水准地震区划图的必要性。通过统计已发生的强震实例,指出“6度区”不等于“非地震区”,也有可能发生大地震,若导致生命线桥梁倒塌,后果非常严重。所以“6度区不用抗震设计”是错误的。
同时,也指出地震烈度是地震对地表和工程结构影响的强弱程度,烈度提高1度意味着地震力成倍增加,因此,以“提高1度”来进行抗震设计的概念是不科学的。此外,报告中分析了大量桥梁震害,阐述概念设计的重要性。对比不同桥型(如简支梁桥、连续梁桥、刚构桥、拱桥等)的优势、抗震设计的注意事项及应对措施。
最后强调,整体桥梁结构应采用合理的结构形式,正确使用桥梁抗震概念和构造措施,注重概念设计。并对桥墩、支座和防落梁系统的设计给出建议。
杨文武AECOM大中华区运营副总裁 博士
报告题目:《自然之力量——跨海沉管隧道工程关键技术和创新》
“工程师之理想,在于将伟大之梦想变成现实,伟大之处,是利用科学知识、发挥无限创意和充满巨大勇气,循宇宙之规律,借自然之力量,实现人类梦想!”
磅礴开场,立即吸引了所有参会者。报告随即详细介绍了沉管隧道的工程原理及跨海沉管隧道工程的关键技术和创新。充满创意的工法和技术,无不体现出上善若水、以柔克刚的哲学道理。报告同时分享了三个让工程师们引以为豪的跨海隧道项目。
案例一:厄勒海峡通道(欧洲)。工程技术特点:1 工厂化全天候管节分段预制、全断面浇注技术;2 利用GPS系统定位管节沉没;3 先铺法碎石基础;4 海中人工岛实现桥隧转化。
案例二:博斯普鲁斯海峡铁路隧道(土耳其)。工程师用沉管隧道工法修建海底隧道,穿越博斯普鲁斯海峡,连接欧亚大陆,实现人类150年的梦想!工程技术特点:1最深的沉管隧道;2 管节分部预制技术,浮态浇筑技术;3盾构机与沉管隧道连接技术;4复杂水流环境下沉放技术;5先铺法碎石基础。
案例三:港珠澳大桥工程——世纪工程,新的挑战!海中隧道采用沉管方案,沉管段总长5664m。沉管隧道共分33管节,每管节180m,单节重约7.4万吨。隧道断面宽37.95m、高11.4m,最大沉放水深44m。超大型沉管隧道,是世界上综合难度最大的沉管隧道之一。
章延平 北京筑信达工程咨询有限公司 技术研发与支持工程师
报告题目:《土-结构相互作用数值分析讨论——利用PLAXIS与SAP2000分析地基与结构的共同作用》
简单介绍了土-结构相互作用(SSI)的主要影响、需要解决的问题等,总结了目前对SSI 问题的研究现状及研究方法,体现了数值分析方法,尤其是有限元方法在SSI问题分析方面的广泛应用和突出优势。分别讨论了运用Winkler弹性地基模型与整体模型分析SSI问题的方法。
用SAP2000分析筒仓结构时,将地基作为Winkler弹性地基来考虑SSI效应,为了较为全面、准确的确定弹性地基的弹簧刚度,可用PLAXIS分析筒仓的地基基础模型,通过与SAP2000的迭代计算求解考虑地层分布、土层材料弹塑性、基础形式等因素的弹簧刚度,利用软件提供的API接口可开发自动迭代计算程序,快速求解地基弹簧刚度。
用PLAXIS创建高层框架结构与地基基础(含地下室)的整体有限元三维计算模型来分析SSI效应,对比SAP2000中刚性地基假定的结构子模型计算结果,分析了SSI效应对上部结构内力的影响,以及筏板基础变形和内力分布特征、桩顶反力分布规律等;对比PLAXIS中整体模型与地基子模型的计算结果,分析了上部结构刚度(考虑SSI效应)对基础变形及内力、桩顶反力、桩土荷载分担比等的影响;根据基础变形及内力、桩顶反力的分布特点,对比了均匀布桩方案与变刚度非均匀布桩方案的计算结果,分析了基础方案对筏板和桩基的影响。
最后提出了利用PLAXIS与SAP2000分析地基与结构共同作用需要进一步研究和解决的问题,如弹性地基模型中弹簧刚度的非线性,SAP2000中结构模型到PLAXIS整体模型简化时的刚度与荷载传递等效,动力相互作用分析等。
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:《重庆来福士广场结构设计挑战与创新》
重庆朝天门项目位于两江交汇处的三角形地带,将建造6栋238米和2栋356米的超高层建筑。
该项目的设计挑战是:场地边坡稳定设计、多塔连桥设计。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。岩土方面,在东西两侧设置抗滑桩,提高整个场地的稳定安全系数,并且有效减少场地内的变形。同时在场地两侧布置一定数量的长期监测点。针对另一难点,多塔连桥设计,对连桥结构体系、隔离方式、支座数量、支座形式等进行了大量的分析论证,最终采用摩擦摆式支座+粘滞阻尼器的全隔离方式,并通过一系列弹性、弹塑性分析保证方案的可靠性。
此外,该项目的创新——北塔楼组合伸臂结构系统。通过剪切耗能段达到“结构保险丝”的作用,在达到设计剪力值后屈服,达到保护伸臂墙/核心筒的目的。通过分析和试验验证该组合伸臂系统的合理性。SAP2000和ETABS作为该项目的核心分析程序,应用于塔楼抗侧分析、多塔分析、连桥分析及各种专项分析。利用现有接口及OAPI技术,进行了大量二次开发,满足快速建模、快速响应建筑修改、自动数据对比、自动报告等需求,极大提高工作效率。
陈学伟 WSP科进香港有限公司助理董事 博士
报告题目:《结构优化设计及弹塑性分析》
传统结构优化,是通过刚度敏感度矩阵+边界条件+优化目标计算出最优化的结构尺寸与分布。算法计算量大,一般只用于构件原型研究或找形。高层建筑结构,相对约束边界多,结构自由度较大,还受到规范构件验算的约束,难以采用最优化技术。参考结构最优化,提出“较优化”的方案设计方法,并在ETABS中实现。基于ETABS进行结构优化设计的思路是,利用ETABS进行结构分析,利用DINOETE进行构件优化,两者实现数据交互,以达到优化结构方案的目的。通过该方法,可以实现:外框柱按轴压比优化尺寸;外框梁按弯矩优化尺寸;剪力墙构件采用轴压比优化尺寸;型钢混凝土柱采用PMM包络法快速设计。适用于6/7度区风控为主的超高层结构优化。
同时,通过实际案例详细阐述了优化设计的工程应用。最后介绍了CSI软件二次开发成果DINOBOX的主要功能和工程应用。
李立 北京筑信达工程咨询有限公司 技术咨询部经理
报告题目:《结构模型与CiSModelCenter》
实际结构与结构模型存在诸多显而易见又易忽视的差异。结构模型由一系列点
、线、面或体单元来代表实际结构中的构件,结构模型应满足合理的质量、刚度分布,传力体系明确,并合理地施加荷载。根据分析目的的不同,同一项目可使用不同的结构模型。有诸多细节将影响结构模型的分析响应,比如面对象的属性、面荷载的传递、节点约束、连接关系和刚度奇异。
通过详实的案例阐述以上各种因素的影响机理和应对措施。筑信达模型转换软件CiSModelCenter目前实现了ETABS导入SAP2000、PKPM导入ETABS和SAP2000与MIDAS Gen的双向互导。涵盖了模型的材料、截面、几何、边界条件、荷载等信息的转换,对材料、截面、单元形状、构件位置关系等的特殊处理,保证不同软件间合理的映射关系。
芮继东 北京筑信达工程咨询有限公司 总工程师
报告题目:《变电站构架设计软件CiSGTCAD》
介绍了《变电站构架设计软件CiSGTCAD》开发背景,变电站构架的特点以及SAP2000二次开发的功能;分别介绍了《变电站构架设计软件CiSGTCAD》前处理模块、计算分析模块和后处理模块的各项功能;演示了《变电站构架设计软件CiSGTCAD》软件整个操作过程;通过《变电站构架设计软件CiSGTCAD》开发实例,展示如何利用SAP2000提供的API技术,将自行研发的特种结构设计软件的前后处理程序与SAP2000无缝集成,定制特种结构的快速建模、计算分析、截面优化设计、详图设计一体化应用平台。
李楚舒 北京筑信达工程咨询有限公司 教授级高级工程师
报告题目:《钢筋混凝土构件极限承载力分析与CiSDesigner开发》
柱正截面承载力设计中,P-M曲线的传统算法关注加载过程,涉及到大量的循环迭代,而我们的算法直接给出截面极限状态的应变分布,算法复杂度可有效降低五个数量级。梳理各个破坏阶段的物理意义及在P-M曲线上的对应位置。详细讨论柱正截面设计相关的控制内力选择、抗震内力组合、双偏压设计方法、如何考虑二阶效应、P-M曲线形状等问题。针对梁正截面承载力设计,详细讨论:规范最小配筋率与钢筋最大拉应变限值潜在的矛盾;受压区高度控制的问题;ACI的配筋方法对梁延性的影响。
考虑上述所有问题,CiSDesigner在开发过程中使用了业内最领先的P-M-M曲线算法技术,可用于常规柱设计(建筑结构、桥梁)、异形柱设计和型钢混凝土柱的设计,支持常规柱截面形式(矩形、圆形、环形、L型、T型、十字型)的参数化定义,支持多边形和圆形开洞、支持任意多边形的异形柱、支持型钢输入,支持从ETABS、SAP2000导入各设计组合的内力值,根据用户定义的截面形式、钢筋直径范围、钢筋根数范围等参数,高效给出配筋可选方案。未来将支持剪力墙设计、梁/组合梁设计、钢管混凝土柱设计,并计算弹塑性分析构件的M铰、P-M铰属性。