1 课题来源与背景:
近年来世界范围内高层建筑发展迅速,建筑高度不断提高,体型日趋复杂。国内外现行抗震设计规范虽然均明确了复杂高层建筑结构的大震性能需求限值,但大都是将需求限值作为设计的第二步来验算,还不能对复杂高层建筑结构大震性能做到有效的控制和把握。目前在高层结构抗震性能分析、动力性态描述、结构大震失效控制、抗震设计等方面的研究不足成为结构抗大震倒塌能力分析的主要瓶颈。随着设计和分析手段的提高,以及工程实际需要的多样化,对复杂高层结构的精细分析与精细设计显得十分必要。针对上述问题,本项目揭示了基于GPU平台多尺度混合模拟方法的复杂高层结构地震破坏机制,并提出了系统的复杂高层结构抗震设计理论,实现了项目成果的工程应用。
2 技术原理及性能指标:
(1)提出了复杂高层建筑结构大震弹塑性分析方法。提高了大震弹塑性分析的建模和分析效率,解决了商业软件数值分析专业针对性差、精度不高、效率低等问题。
(2)建立了复杂高层建筑结构抗震失效评价方法。解决了结构整体稳定失效判别忽略弹塑性二阶效应和刚度退化的影响、构件损伤与结构整体失效间联系不明确等问题。
(3)提出了复杂高层结构大震最优失效模式调控方法。解决了各种配筋形式连梁耗能能力和塑性强度不足等关键技术难题。
(4)提出了复杂高层结构基于最优失效模式的抗震设计方法。解决了高层结构抗震设计不能有效主动把握结构大震性态等问题。
3 技术的创造性与先进性:
本项目研究成果应用范围为高层建筑结构大震作用下的失效分析、大震性能评价、最优失效模式控制及设计。为高层建筑结构抗震性能分析与评价、大震下结构损伤评估、结构极限状态描述等提供系统方法。为重大工程的安全和城市功能的正常发挥以及经济和社会的可持续发展继续发挥重要贡献。
4 技术的成熟程度,适用范围和安全性:
本项目揭示了基于GPU平台多尺度混合模拟方法的复杂高层结构地震破坏机制,并提出了系统的复杂高层结构抗震设计理论,实现了在福建省长乐市冶金大厦、深圳创业投资(VC&PE)大厦、英龙商务大厦等项目的工程应用。
5 应用情况及存在的问题:
本项目研发的软件平台、抗震失效评价方法、最优失效模式调控方法和抗震设计方法已被多个应用单位直接应用,为结构的安全提供了重要保障,取得了一定社会效益和经济效益。项目研究成果提升了我国对复杂高层建筑结构抗震设计的研究水平。
6 历年获奖情况:项目成果获得2016年度深圳市科学技术奖科技进步奖(社会公益类)一等奖。
|