第二届复杂建筑结构弹塑性分析技术交流会完美收官

第二届复杂建筑结构弹塑性分析技术交流会完美收官

 

 

由中衡设计集团股份有限公司、中国建设科技集团股份有限公司、《建筑结构》杂志社共同主办，《建筑结构》杂志社、亚太建设科技信息研究院有限公司承办的“第二届复杂建筑结构弹塑性分析技术交流会”于2016年10月20~21日在苏州市成功举办，会议主办方邀请了多位全国工程勘察设计大师、知名设计院总工、中国台湾地区的专家、资深工程师、高校学者，对弹塑性分析方法进行深入探讨，并结合工程实例介绍了有代表性的复杂建筑结构的弹塑性分析模型和具体的计算方法，同时对结构设计中的新思路、新方法进行交流探讨。共有近450名业内人士出席会议。

开幕式

10月20日上午8:30大会正式开始，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》杂志社主编王学东先生主持，中国建筑设计研究院总工程师、全国工程勘察设计大师任庆英先生、中衡设计集团股份有限公司总经理兼总工程师 张谨女士分别代表主办方致辞。

大会报告

王亚勇

首先由全国工程勘察设计大师王亚勇先生做了关于“有效峰值加速度EPA和地面峰值加速度PGA的异化及后果——兼述设计地震动参数amax，β，PGA，EPA，Tg的定义与关系”的报告。首先对反应谱构建以及EPA、αmax和β的三角关系做了详细的介绍，提出EPA常被异化为PGA，并会导致结果不安全，最后对结构弹塑性分析工程应用注意事项也做了相关介绍。

傅学怡

中国中建设计集团有限公司 顾问总工程师，全国工程勘察设计大师傅学怡先生做了关于“沈阳宝能金融中心T1塔楼动力弹塑性分析研究”的报告。首先对工程概况、结构体系和施工措施进行介绍；分别阐述了采用PERFORM 3D和ABAQUS软件对工程罕遇地震下弹塑性时程分析研究情况，对计算结果中的各个指标进行对比分析，表明结构及构件均能实现大震下拟定的性能目标；最后对振动台试验验证情况也做了相应介绍。

任庆英

中国建筑设计研究院 总工程师，全国工程勘察设计大师任庆英以“福建漳州歌剧院复杂结构弹塑性分析”为题，介绍了工程结构体系，重点针对不规则项进行了说明。通过对重要构件的弹性和弹塑性的计算结果进行分析，提出弹塑性时程分析应深入至方案设计阶段，判断复杂结构方案的可行性，提供结构优化的方向；同时地震波对于结构的弹塑性响应有较大影响，在设计周期允许的情况下，应尽量多选择满足规范要求的地震波进行计算，得到结构薄弱部位发展的共性。

张谨

中衡设计集团股份有限公司总经理兼总工程师 张谨女士，做了关于“动力弹塑性分析在结构设计中的理解与应用”的报告，鉴于一线工程设计师理解动力弹塑性分析还存在相对模糊的问题，尝试以“数字振动台试验”为视角，从数值模型、分析方法、结果解读等方面介绍对该种数值仿真技术的理解与应用要点。对比常用软件异同及相关工程应用，并探讨结合ASCE41-13对结构抗震性能进行判定。中衡技术团队编著的《动力弹塑性分析在结构设计中的理解与应用》一书已经由中国建筑工业出版社出版。

丁洁民

同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司总工程师，全国工程勘察设计大师丁洁民先生以“大跨度钢结构弹塑性极限承载力分析的关键问题探讨”为主题，系统阐述了大跨度钢屋盖结构的体系选型、分析方法、结构找形等关键问题。汇总总结了同济院主导设计的61个工程以及29个其他单位设计的工程，共计90个实际案例，在此基础上对相关结构形式的静力弹塑性极限承载力进行分析总结。得出对于大部分的形态作用结构和某些特殊的向量作用结构，下部边界条件对结构的弹塑性极限承载力影响很大，所以必须进行整体模型的总装分析等结论。

范重

中国建筑设计院有限公司 总工程师，全国工程勘察设计大师范重先生的报告对连梁在小震与中震作用下进入塑性的程度进行研究，采用割线法确定连梁的刚度折减系数。将连梁在小震与中震作用下的塑性耗能转化为附加阻尼比，得到小震与中震弹性反应谱法计算时连梁的刚度折减系数与结构的阻尼比。此外，基于大量试验研究得到用于连梁罕遇地震时程分析所需的标准骨架曲线与滞回规则，并对超高层框架-核心筒连梁的弹塑性动力响应进行了深入探讨。

谢靖中

上海佳构软件科技有限公司 总经理，博士谢靖中先生介绍通过悬臂柱算例校验工程常用软件大震计算的精度、可靠性。讲述混凝土结构、钢结构大震时程位移曲线的差异。讲述混凝土构件的剪切变形刚度实质是剪切裂缝的影响，并非一般意义上的剪切刚度，通过实际工程案例分析JG软件考虑剪切裂缝的效果。此外，通过实际工程案例，介绍JG软件行波效应、风谱风振分析、流固耦合、隔震减震等应用效果。

苗启松

10月20日下午，北京市建筑设计研究院有限公司 副总工程师，复杂结构研究院 院长苗启松对基于ABAQUS平台的建筑结构地震倒塌数值仿真方法进行了详细介绍，以某高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例，对该结构在极罕遇地震下的倒塌过程进行了模拟，表明了该方法的合理性；以北京市老旧砌体住宅为例，对未加固、圈梁-构造柱加固和外套结构加固三种结构模型的倒塌机理和抗地震倒塌能力进行了分析；以某超高层结构为例，对其在常规地震波及长周期地震波作用下的倒塌过程进行了分析。

陆新征

来自清华大学的陆新征教授，阐述了建筑抗震设计的目标是确保强烈地震下结构的安全，同时尽量减少因为地震导致的经济损失。但是，现阶段缺乏定量评价建筑抗地震倒塌能力的方法，且地震损伤评价结果不便于非专业人员理解。因此，报告首先介绍了倒塌易损性分析方法的基本原理，并结合北京某500m级超高层建筑设计，讨论了倒塌分析方法在结构选型、最小地震剪力控制以及关键构件设计方面的应用。而后，介绍了美国FEMA P-58新一代性能化设计方法的基本情况，并通过中美典型高层建筑抗震性能对比，着重从经济损失和停工修复时间方面讨论了新一代性能化设计方法的优势。报告最后还简要介绍了城市抗震弹塑性分析的最新进展。

廖  耘

广州容柏生建筑结构设计事务所 副总工程师、高等结构分析部总监廖耘先生做了“弹塑性分析在复杂结构开裂后刚度等非抗震问题上的应用介绍”为题的报告，指出超高层建筑上的弹塑性分析，实质是大规模双非线性分析，在非抗震领域前景广阔。鲸鲨馆项目中采用弹塑性计算楼板开裂，准确度大幅提高。

  RBS为深圳大运会主体育场建立了一个多尺度模型，结合弹塑性与接触分析，反映出球铰支座移动对主体结构中的影响，保证了结构安全。广州万达滑雪场高区通过弹塑性稳定分析，得到轻钢屋盖与重钢平台不能共同工作的结论，为设计指明了方向。

刘立志

上海思优建筑科技有限公司 总经理刘立志先生从“超限高层成本控制的逻辑”、“影响超高层成本因素分析”、“超高层关成本控制七环节”三个部分进行了超限高层设计成本优化的有效探索。从设计管理及客户需求角度对超限超高项目的建筑方案、周期、施工工期、结构体系等多方位有益的探索，并通过实例分享了部分超限项目的成本设计优化成果，明确提出“优化提升价值”理念。

韩建平

兰州理工大学韩建平教授，以“地震动谱形特征及其对结构地震响应分析结果的影响”为主题，从地震动谱形、考虑谱形的地震动强度指标、考虑谱形的地震动选择与调整方法等三个方面进行详细地讲解，表明由于高阶振型的影响或非线性周期延长效应，仅按单一强度指标所得结果的离散性必然较大。同时强调抗震分析中若需考虑响应离散性的不利影响，如结构抗倒塌能力评估、构件剪切破坏评估等，应计入地震动谱形特征的影响。

徐自国

中国建筑科学研究院研究员，建研科技工程咨询设计院副院长徐自国先生首先介绍了弹塑性分析技术在超高层结构、结构鉴定以及冷却塔等实际工程项目的最新应用。之后就结构设计方法进行了讨论，并提出了构件截面承载力冗余系数以及基于构件截面承载力冗余系数的结构抗震设计新思路与新方法。工程算例表明，所提出的抗震设计新方法能够显著提高结构的抗震安全性水平。

 

程  煜

奥雅纳工程咨询（北京）有限公司程煜副总工程师重点介绍了奥雅纳在超高层及大跨度等不同类型的项目中将弹塑性分析融入设计全过程，协助设计团队在方案阶段合理确定关键构件的抗震性能目标和耗能机制，并利用LS-DYNA显示算法的优势追踪结构全过程的变形和损伤，有效支持了不同结构体系的创新。同时介绍了奥雅纳对于LS-DYNA的开发及与国内外经典试验的对标工作，验证其分析的稳定和准确性。

安东亚

华东建筑设计研究院有限公司 高级工程师安东亚博士做了题为“超高层结构大震响应的基本规律及双重防线设计讨论”的报告。在报告中首先通过概念分析和理论推导探讨超高层结构在大震下的内力和位移响应基本规律，并总结结构损伤破坏规律特征。对框架-核心筒结构二道防线关于外框刚度控制的相关争论进行剖析，对比外框剪力与倾覆弯矩分担比例对外框刚度贡献及抗震性能影响的不同作用，提出一种基于部分弹塑性分析的二道防线设计思路。

舒  哲

迈达斯（MIDAS）技术中心技术经理舒哲先生做了题为“MIDAS软件在复杂高层结构分析设计中的应用”的报告。他指出，MIDAS软件至2002年引进中国以来，以方便的前处理、丰富的数据接口、快捷的操作方式、详实全面的后处理结果，受到工程师的青睐，在弹塑性分析领域占有一席之地。同时，提出了“分析设计新常态”这一概念，认为在未来的分析设计领域，除了弹塑性分析会成为常规设计内容之外，诸如减隔震设计、施工阶段分析、舒适度分析等高端分析内容也将进入结构工程师日常设计工作中，成为必要的一项。届时，MIDAS软件势必会为大家提供更好的工具！

曹胜涛

广州大学教授，国家千人计划特聘专家李志山（曹胜涛代讲），在报告中提到基于动力弹塑性时程分析的性能设计是结构设计的研究热点和发展方向。就动力弹塑性时程分析中的阻尼、单元、本构模型等关键问题，结合实际工程算例进行了分析；对基于材料非线性的动力计算结果从材料、单元、构件和结构整体的层次进行了分析；从弹塑性动力分析的角度对“规范”中连梁刚度折减和框架二道防线调整系数进行了研究，并提出新的设计方法。

补国斌

湖南工业大学土木工程学院 讲师，补国斌博士介绍了非线性分析一两个关键问题——真三维非线性模型及计算稳定处理技术，报告重点说明了CANNY软件中N-M模型基于结构力学和金属塑性力学原理，模拟轴力和双向弯矩的相互作用，具有简单易解、计算快速稳定、结果可靠等优点。针对发散机理，提出Resolve方法，可有效解决隐式算法中因刚度突变或承载力下降等引起的计算发散问题。

江晓峰

华东建筑设计研究院有限公司 高级工程师江晓峰博士，阐明了抗震性能目标应从地震水准和构件层次两个维度出发；大震弹塑性分析作为抗震性能化设计的手段，应在构件层次上进行合理的性能化评价；采用材料应变或混凝土损伤作为构件破坏评价指标具有一定的适用性，但单一材料的最大塑性或损伤难以反映构件实际性能；建议基于截面曲率或构件弹塑性变形、综合考虑轴力、剪力等受力特点和破坏机理进行综合的延性评价。

陈学伟

WSP|PB科进栢城（香港）有限公司 助理董事，博士，香港大学兼职讲师陈学伟博士，在会上介绍了PERFORM-3D的详细操作及ETABS TO PERFORM3D，ETP软件的设计原理，并分享了软件的下载地址。ETP的工程实例中，最近用在深圳中心的超限设计当中，深圳中心是一座多项超限的超高层结构，约380米高，高区有大量的楼板大开洞及减少外框柱，高区的抗侧主要靠筒体承受。弹塑性能够帮助工程师找出结构的薄弱环节及证明结构在大震下不倒塌。采用软件导换技术可以快速进行弹塑性模型的建模。在2007年就早已将这项技术用于超限结构分析当中。最近的研发成果也包括ETABS TO ABAQUS，能过自研发平台ETA解决了单元划分的问题。

李楚舒

北京筑信达工程咨询有限公司 博士、教授级高级工程师李楚舒先生，介绍了ETABS2016在抗震性能设计中的应用。从抗震性能设计相关的概念入手，结合理论知识与国外规范的研究，梳理性能化设计的关键要点，展示ETABS 2016全面集成PERFORM的功能特性在性能化设计工程中的应用，并通过案例分析探讨FNA法的使用、阻尼的取值、对比分析效率等内容。

张慎

中南建筑设计院股份有限公司 工程软件研发室负责人，高级工程师张慎博士，对复杂结构的弹塑性分析方法进行了深入探讨，重点介绍了中南建筑设计院股份有限公司自主开发的动力弹塑性分析前后处理软件（CSEPA1.0）开发的关键技术。软件极大地简化了弹塑性分析模型建立和后处理工作，实现了对复杂结构在应力-应变水平上的动力弹塑性分析。

 

结构设计中的新思路、新方法专题论坛

主持人：朱炳寅（中国建筑设计院有限公司 总工程师）

王立军

中冶京诚工程技术有限公司 结构总工，全国工程勘察设计大师王立军先生，介绍了以钢板组合剪力墙取代混凝土剪力墙形成的住宅结构体系，具有剪力墙结构布置灵活的特点，同时又有墙厚度薄、墙肢数量少的优点，比钢框架-支撑等其他钢结构住宅体系具有明显的优势。大震动力弹塑性计算分析表明该类结构具有良好的耗能和抗震能力。

张盈智

台湾筑远工程顾问有限公司 负责人兼总工程师张盈智先生，以南港砳建筑及嘉义基督教医院手术室大厦为例做了“台湾地区减隔震设计新趋势”的主题报告。首先介绍了台湾地区建筑抗震设计规范的演化过程，同时对减震装置（速度型阻尼器和位移型阻尼器）的工作原理和基本特性也进行了讲解。结合相关案例，对抗震结构和减震结构分别进行Pushover分析和非线性分析，结果表明减震结构具有一定的优越性。

汪洋

奥雅纳工程顾问（ARUP）副董事、总工程师汪洋先生，做了以“大震弹塑性分析应用于结构创新设计的体会”的主题报告。报告中谈到现阶段规范及性能化抗震设计，工程师主要考虑的是结构的安全。然而随着社会和经济的发展，结构工程师的责任将更大。如新西兰的基督城在一次较大地震后，有185人失去生命，而这185人大多数是工作在一幢6个月前受损较严重的建筑物里。单纯从安全性来说，新西兰的结构工程师抗震设计已经较出色了，但基督城的商业区恢复运营却花了2年以上时间。因此在21世纪房屋既安全又能很快恢复正常运营是工程师新的目标，基于韧性的设计方法能够实现这个任务。

谈丽华

中衡设计集团股份有限公司 结构总监、副总工程师，研究员级高工谈丽华先生，针对此次会议安排的工程参观项目——现代传媒广场综合体的结构设计进行了介绍。项目包含超高层智能型办公楼、演播楼、酒店楼、商业楼及M形屋架等，各单体结构形式多样且多项超规范，存在大量复杂异形钢结构，需要进行相关专项分析与试验论证。针对项目设计特点与难点，提出了一些新思路、新方法，“带开洞钢板的组合桁架”新体系研究，中庭大高差悬链状柔性钢结构解析、M形屋架“预应力拉杆+U形梁+边桁架”组合钢结构及预应力交叉张弦钢楼梯结构体系分析等。

会场外展区

会场外专门设置了企业展区，为企业和代表之间搭建了良好的沟通平台。常州容大结构减振股份有限公司、上海佳构软件科技有限公司、上海思优建筑科技有限公司、苏州海德新材料科技股份有限公司等业内知名企业参展，他们与参会代表近距离交流，反响很好。

工程参观

10月21日下午，在会议主承办和协办单位的支持下，会务组组织与会嘉宾与代表一同参观了苏州现代传媒中心和中衡设计集团企业研发中心大楼（位于苏州工业园月亮湾商务区的东部。项目主楼为21层办公用房，结构体系为框剪体系，高98.80m，门厅5层，高22.75m，裙房6层，高23.80m）。代表们均表示，会议报告同项目现场的参观相结合的交流会形式非常好，收获颇丰，对实践工作非常具有指导意义。

综述

此次会议能够成功举办，离不开协办单位——上海佳构软件科技有限公司、北京迈达斯技术有限公司、上海思优建筑科技有限公司，以及支持单位——北京土木建筑学会的鼎立支持，在此表示诚挚的谢意。

我国《抗规》及《高规》均提出对特定结构应进行采用静力弹塑性分析或弹塑性时程分析方法的规定。本届技术交流会共计26个主题报告，通过报告内容，可进一步了解弹塑性分析技术当前的发展情况，使代表能获得一些有益的体会，对报告进行分类解读，大致可以分为五类：基本理论研究；分析方法研究；软件应用与开发；新设计手段研究；工程案例研究。随着建筑高度迅速增长，复杂程度日益提高，完全采用弹性理论进行结构分析计算和设计已经难以满足需要，弹塑性分析方法也就显得越来越重要。期待下一届会议的即将举办！