上海环球金融中心大厦

1、原理基于性能的抗震设计(PBSD)是90年代初美、日等国家的学者根据震害调查提出的新概 念，也是工程抗震发展史上的一个重要里程碑。基于性能的抗震设计的目的是将所设计的结 构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围 内，使结构震后的功能得以延续、维持。建设中的上海环球金融中心大厦101层，结构高 度492m，高宽比8.49,拟建成为世界上结构主体最高的建筑物。根据我国高层建筑混凝 土结构技术规程(JGJ3-2002)，该建筑总高超过了型钢混凝土框架一钢筋混凝土筒体最大 高度190m的限值，高宽比超过了设防烈度7度地区为7的限值。大厦采用了三重结构体 系抵抗水平

2、荷载，它们由巨型框架、钢筋混凝土核心筒及构成核心筒和巨型型钢混凝土柱之 间相互作用的伸臂桁架组成。核心简竖向不连续，由低筒、中筒和上部筒三部分组成。位于 结构平面角部的巨型柱B在42层以上开始分叉形成倾斜曲面，巨型斜撑只设置在垂直立面 上，且采用单向支撑。本文以该大厦的结构体系为研究对象，采用基于性能的抗震设计思 想，在综合考虑场地特征、结构功能与重要性、投资与效益等因素的前提下，提出了抗震性 能目标，并通过以下的理论和试验研究检验了大厦的结构体系是否满足性能目标的要求：首 先进行了 1： 50比例的微粒混凝土整体模型的地震模拟振动台试验，分别按照7度多遇、 基本、罕遇和8度罕遇的顺序分四个阶

3、段由台面依次输入日Centro波、San Fernando波和 SHW2波。地震波持续时间按相似关系压缩为原地震波的1/11.18,输入方向分为双向或 单向水平输入。在不同水准地震波输入前后，均对模型进行白噪声扫频，以测量结构的自振 频率、振型和阻尼比等动力特征参数。根据动力相似原理计算出原型结构动力特性和动力反 应，整体结构振动台试验研究表明：结构满足抗震性能目标的要求。利用大型通用有限元 软件ANSYS进行了整体结构在7度多遇、基本和罕遇地震作用下的数值计算分析，并将理 论值和试验数据进行了对比，验证了分析的可靠性。分析得到了各水准地震作用下结构的动 力特性、结构的位移反应和核心筒壁的应力

4、分布，计算结果表明结构能够满足抗震设防目标 的要求。利用同济大学结构工程与防灾研究所开发的高层结构弹塑性时程软件TBNLDA， 进行了该大厦简化计算模型的弹塑性时程分析。首先将振动台试验模型进行了简化，简化模 型仅考虑了主要的三重抗侧力结构体系，略去了支撑在巨型框架上的楼面钢柱和钢梁，将振 动台试验的简化模型分析结果与试验结果作了对比分析。在此基础上进一步对原型结构进行 了弹塑性时程分析，得到了结构在7度多遇、基本和罕遇以及8度罕遇地震作用下结构的 动力特性和动力反应，分析结果检验了结构满足抗震设防目标的要求。利用巨型斜撑和带 状桁架弦杆的关键节点的试验和计算研究结果，检验了关键节点能够满足抗震设防目标的要 求。试件分纯钢骨和钢骨钢筋混凝土二类节点，试验采用静力反复加载，并利用有限元软件 ANSYS对试件进行了 7度多遇、基本和罕遇地震作用下的静力分析和屈曲分析。利用大型通用有限元软件ANSYS子模型技术，建立了 5661层的局部模型，对低筒向中筒转换进 行厚板转换的5760层进行了精细有限元分析，分析了转换厚楼板和核心筒壁的应力和位 移分布特征，检验了结构转换楼层能够满