高层斜交网格筒_核心筒结构抗震性能分析_郭伟亮

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高层斜交网格筒结构体系的基本受力特性与抗震性能分析

高层斜交网格筒结构体系的基本受力特性与抗震性能分析高层斜交网格筒结构体系的基本受力特性与抗震性能分析摘要：本文通过对高层斜交网格筒结构体系的基本受力特性与抗震性能的分析，探讨了该结构体系在工程实践中的应用前景。

首先介绍了高层斜交网格筒结构体系的基本形式和构造特点，然后分析了其在自重、风荷载和地震荷载作用下的受力特性，并探讨了其抗震性能的原理和优势。

研究结果表明，高层斜交网格筒结构体系通过合理的结构形式和布置方式，能够有效降低结构的振动响应，提高结构的抗震能力，具有良好的工程实践价值。

关键词：高层建筑；斜交网格筒结构体系；受力特性；抗震性能；工程实践1. 引言随着城市化进程的加快和人们对高品质生活需求的提高，高层建筑的数量与日俱增。

而高层建筑的结构体系对于保证建筑的结构安全和提高其使用性能至关重要。

高层斜交网格筒结构体系由于其独特的构造形式和性能特点，被广泛应用于高层建筑领域。

本文旨在通过对高层斜交网格筒结构体系的基本受力特性与抗震性能的分析，为其工程实践提供参考和指导。

2. 高层斜交网格筒结构体系的基本形式和构造特点高层斜交网格筒结构体系是指将筒状结构与斜交网格结构相结合形成的一种结构体系。

其主要特点是斜交网格筒通过在垂直方向上的连续延伸形成，整个结构类似于一个立体网格骨架，具有较高的稳定性和强度。

同时，该结构体系具有自重轻、抗震能力强、不易产生屈曲等优点。

3. 受力特性分析3.1 自重受力分析由于高层斜交网格筒结构体系的特殊构造形式，其自重受力主要通过柱、横梁和斜杆进行传递。

通过对各构件的自重计算分析可得到结构的自重受力分布情况。

研究表明，高层斜交网格筒结构体系的自重受力相对较小，对结构整体的影响不大。

3.2 风荷载受力分析高层建筑常常承受较大的风荷载，而高层斜交网格筒结构体系具有较好的承载风荷载能力。

斜交网格筒体系中的梁和斜杆能够有效地分担风荷载，并通过斜杆将风荷载传递到地基，增强结构的稳定性。

高层框架-斜交网格结构协同受力性能研究

(1. State Key Laboratory of Green Building in Western China, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an, Shaanxi 710055, China; 2. School of Civil Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an, Shaanxi 710055, China; 3. Shaanxi Architectural Design and Research Institute (Group) Co. Ltd., Xi’an, Shaanxi 710018, China)
第 37 卷第 2 期 Vol.37 No.2
工程力学
2020 年 2 月 Feb. 2020
ENGINEERING MECHANICS
44
文章编号：1000-4750(2020)02-0044-06
高层框架-斜交网格结构协同受力性能研究
史庆轩 1, 2，张锋 2, 3
(1. 西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室，陕西，西安 710055； 2. 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西，西安 710055； 3. 陕西省建筑设计研究院(集团)有限公司，陕西，西安 710018)
摘要：高层框架-斜交网格结构是由高层斜交网格结构和框架结构组成的双抗侧力体系。采用理论推导和数值模
拟的方法研究了该体系处于弹性和弹塑性状态下楼层水平剪力分配规律。针对高层斜交网格结构和框架结构协同
工作变形特点，提出结构体系的弹性平面简化分析模型，进一步推导出结构侧向变形和剪力计算公式，并研究了

典型斜交网格筒结构动力弹塑性分析

０．引言
由于建筑功能及造型的需要，传统的结构形式受到挑战，需要整体刚度大，适应性强的空间结构新形式。２１世纪初，ＮｏｒｍａｎＦｏｓｔｅｒ将斜交网格筒结构成功应用于瑞士再保险大厦（２００４）和纽约赫斯特大厦（２００６），引起了世界各国建筑师和结构工程师的关注。斜交网格筒结构体系是在原有框一简结构体系的基础上，将外框筒替换为斜交网格柱的新型结构体系。由于可以将水平侧
２．典型斜交网格筒结构弹性设计及分析
使用ＹＪＫ软件对该结构进行设计，在考虑各构件自重情况下，每层楼面
墙肢开始出现混凝土损伤（如图２所示）。
４．结论
（１）由动力弹塑性分析结果可知，典型斜交网格筒结构体系的屈服顺序是内筒连梁、外筒斜柱、内筒墙肢，而外筒环梁和内外简连系梁则损伤不大。（２）斜交网格筒结构体系在小震作用下，外简承担约１９％地震剪力，层间
施￣ｎ３ｋＮ／ｒｆ恒载、２ｋＮ／ｒｆ活载，设计地震分组为第一组，设防烈度为８度，场地类别为 Ⅲ类，考虑双向地震作用。由于本文主要进行斜交网格筒结构的抗震性能研究，故设计时不考虑风载。软件计算结果表明本文算例能较好地符合规范要求，各层构件配筋较为合理。小震下，外筒底部斜柱承担３６９７ｋＮ剪力，内筒底部墙肢承担１５８１８ｋＮ剪力，斜柱提供约１９％抗剪承载力，即小震下，斜交网格简体系主要以内筒提供抗侧刚度。ｘ向和Ｙ向地震下，３０层以下该曲线

高层建筑斜交网格筒结构抗震概念分析

ｔｂ — ｏｃｅｅｃｒｕｅｓｒｃｕｅｒｅｉｎｄｂｓｄｏｙｉａｒｊｃ．ｅｅａｔｃｐａｔｉｉｔｒｕｅｃｎｒｔｏｅｔｂｔｕｔｒｓｗｅｅｄｓｇｅａｅｎｔｐｃｌｐｏｅｔＴｈｌｓｉｌｓｉｔｃｍｅｈｓｏｙ
中图分类号：ＴＵ３２１５．１
文献标志码：Ａ
文章编号：６４４６（０１０ —０１０１７ —７４２１）４００ —６
ＳｉｍｉｎｅｅｓｃＣｏｃｐｔＡｎａｙｉｆＨｉｈｒｓａｒｄＴｕｅＳｒｃｕｅｌｓｓｏｇ — ｉｅＤｉｇｉｂｔｕｔｒｓ
ａａｙｓｓｍｅｈｓａｐｔｄａｈｏｐｎｅｓｙｉｌｄｒｉｕｍａｉｅａｅｎｔｉａｔｃｄｖｌｐｉｎｌｉｔｏｄｉｄｏｅｎｄｔｅｃｍｏｎｔｅｄｏｒｅｓｓｍｒｚｄｂｓｄｏｈｅｒｐｌｓｉｅｅｏｎｇｐｏｃｓｅ．ｒｅｓｓＴｈｅｉｆｕｅｃｓｏｌｔｃｎｌｎｅｆｗａｌｈｉｋｎｅｓ，ｎｃｉｄｃｌｓｉｌｎｅｏｕｍｎｃｏｓｅｔｏｎｄｃｕｐｉａｈｅｇｈｔｏｎｔｒｓｓｃｉｎａｏｌｎｇｂｅｍｉｈｅｃｍｐｏｏｎｅｓｙｅｄｎｔｉｌｏｒｅｒｓｕｉｄａｔｄｓｒｂｉｓｉｍｉｆｔｆｃｔｏｎｉｅｂｅｗｅｎｕｂｅａｅｄｒａｅｔｄｅｎｄｈｅｉｔｉｕｔｏｎｏｆｅｓｃｏｒｉｉａｉｌｎｓｔｅｔｓｒｐｅｅｅ．Ｔｈｅｒｓｎｔｄｍａｎａｔｒｅｅｔｎｇｎｆｕｎｃｏｓｒｃｕｅａｅａｓｉｆｓａｅｎａｙｅａｔｅｅｉｆｃｏｓｘｒｉｉｌｅｅｎｔｕｔｒｌｔｒｌｔｆｎｅｓｒａｌｚｄｎｄｈｋｙ

超高建筑斜交网格筒力学性能研究

板立面抗弯刚度，正了斜交网格筒模块抗弯刚度简化计算公式，果表明斜交网格筒腹板立面对筒整体抗修结
弯刚度贡献显著；一步推导出三种典型侧向荷载下矩形斜交网格筒顶点侧移的简化计算公式，基于该简进并
而成．文以斜交网格简模块包含６个楼层情况为例，本建立平面形状分别为等边三角形、四边形、正正六
边形、正八边形、圆形等五种类型的三维斜交网格筒模型，斜交网格柱节点，及水平梁与斜柱节点均采用刚性连接．同平面形状的斜交网格筒可视为均由每跨９共２不ｍ４跨的斜交网格平面根据不同平面形状弯折而成，因而各模型的材料用量，件截面积及分布，柱角度等均相同，型主要参数见表１杆斜模．
柱高度范围所包含的楼层为一个斜交网格筒模块，柱交点斜所在楼层称为主结构层（个斜交网格筒模块中顶、部楼层称为长主结构层；间楼层称为短主结构一底中
层）其余非斜柱交点所在楼层称为次结构层．斜交网格筒可视为由若干斜交网格筒模块沿竖向组合，则
有轴向拉、内力显著的特点，同一区域中的斜柱内力总是与该区域中水平梁的内力符号相反．侧压且在向荷载作用下，除底部和顶部主结构层梁的轴向内力较小外，大多数主结构层梁的最大轴向内力仍与绝该层斜柱的轴力为同一数量级，表５所示．如

带高位转换层框—筒结构抗震性能分析

３构造要求
型钢宜向上、下各延伸一层。１框支剪力墙结构构件的混凝土强度等级，）按照下列规定选宜配置型钢，用：．ａ框支梁、支柱、框转换层楼板均不应低于（０．支梁上４结语３。ｂ框３
的墙体不应低于Ｃ０．２。Ｃ落地剪力墙在转换层以下的墙体不应低
不同高位时（层～９）３层结构的抗震性能变化，变化转换层位置时
均采用以下措施：换层楼板厚均采用２０Ｈ，转０矾转换层下层楼板
厚１０ｍ转换层以下墙厚５０ｒｔ，５ｍ；５ｎ转换层上一层墙厚５０ｒｒ。ｎ０ｎｎ
保持结构总层数、总高度不变，总重量随转换层位置的增加略有增加，基本保持不变。但
框支柱截面尺寸为１６０ｎ ×２００ｍｉ。各层层高为：００ｔｔ１层为
６ｍ４２层～４层为５ｍ；层～ｌ层为３９１５４．５层为４２ｍ；６层ｍ；．１
因本工程只在水平方向（向）ｘ设置转换层，计算分析表明经
小于４０ｍｍ；５柱截面高度，非抗震设计时不宜小于框支梁跨度的设计人员还要与建筑专业和设备专业在设计过程中注重沟通，协
１１，／５抗震设计时不宜小于框支梁跨度的１１。ｂ框支梁截面宽调好各专业之间的矛盾，其是在转换层的矛盾，能较好地完／２．尤方
度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不小于其上墙体截面厚成设计任务。
度的２倍，不宜小于４０ｍｍ；且０当梁上托柱时，尚不应小于梁宽参考文献：

不同地震作用方向下混凝土核心筒基于增量动力分析的抗震性能评估

Aseismic behavior evalute core wall based on incremental dynamic analysis in different earthquake directions HOU Wei1 ，SHI Qingxuan2
Abstract：
The effect of aseismic performance of core walls on damage of a hybrid structure under a strong
earthquake is very important． It is worth studying deeply seismic response of a core wall under doubledirection or multidirection earthquakes action by choosing appropriate earthquake inputs． The dynamic time history analysis of a core wall was performed． By comparison，it was shown that the structural internal force under oblique directional seismic action is much stronger than that under unidirectional earthquake action and the design results based on unidirectional earthquake input may be unsafe． The aseismic performance of a core wall based on the singleinput IDA method was analyzed under an earthquake action in the direction of 45ʎ about the vertical axis． The results indicated that an oblique directional earthquake action has a certain effect on the IDA curves of a core wall； however，the displacement indexes corresponding to different performance levels are close to those under the vertical directional single earthquake action． Key words： reinforced concrete core wall； incremental dynamic analysis （ IDA ）； different earthquake directions； aseismic performance evaluation 核心筒沿竖向分布刚度变化小，由于电梯间质量相对较小导致水平方向质量分布不均匀。核心筒发生过大变形和严重破坏对整体和局部结构发生失稳乃至倒塌有着重要影响。目前，对单向地震作用下结构的地震反应进行了很多的研究，对高层混合结构也进行［1 － 2 ］，了较多分析但对双向或多向地震作用下高层建 3］筑结构的地震反应分析尚较少。文献［认为，无论是规则结构还是不规则结构，在多向地震作用下的结构响应要比单向水平地震动作用下的结构响应大。因选择合适的输入地震输入，进行高层建筑结构在双此，向或多向地震作用下的地震反应分析，考察地震入射角和竖向地震分量对结构地震反应的影响，建立双向或多向地震效应的组合方法等有待进行深入的研究。目前，双向或三向地震作用下对结构构件已进行了一 L 形截面短肢定的研究工作，但多集中于 L 形截面柱、［4 － 6 ］，剪力墙等构件和框架－核心筒结构等而对混凝土核心筒单元在双向地震作用下的损伤演化、性能评估等研究缺乏。考虑地震地面运动方向的未知性和随机性，本文研究不同水平地震不同输入方向作用下核心筒各类构件损伤演化过程，利用时程分析法对核心筒进行各种情况下的地震作用效应计算。并通过输入

高烈度地区钢筋混凝土框架-核心筒超高层结构设计及抗震性能分析

高烈度地区钢筋混凝土框架-核心筒超高层结构设计及抗震性能分析吕坚锋【摘要】对位于昆明市的1栋171.8 m超B级高度办公楼进行了结构设计,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,存在扭转不规则及跃层柱两项不规则项.通过核心筒剪力墙及框架梁布置优化调整,有效解决了墙肢受力不均的问题,避免少数墙肢在中、大震时受力集中并损坏严重.采用基于性能的抗震设计方法,进行了小震弹性计算、中震性能化验算、大震动力弹塑性时程等分析.根据分析结果,提出相应的抗震加强措施确保结构安全可行.【期刊名称】《广东土木与建筑》【年(卷),期】2018(025)008【总页数】4页(P1-4)【关键词】超高层建筑;框架-核心筒结构;性能设计;弹塑性时程分析【作者】吕坚锋【作者单位】广州容柏生建筑结构设计事务所广州 510170【正文语种】中文【中图分类】TU318+.20 引言超高层建筑中钢筋混凝土框架-核心筒结构是较为常见的一种结构形式，因具有较高的结构效率和相对较低的结构成本需求而得到广泛应用。

在高烈度区采用此结构形式时，由于地震作用大，需特别注意合理调整结构布置使结构整体受力均匀，避免局部墙柱集中破坏。

本文以昆明金丽熙城项目商务楼A座为例，介绍高烈度区此类结构的优化调整方法。

1 工程概况本项目位于位于昆明市五华区，含4个建筑单体，总建筑面积约19.9万m2，项目效果图1所示。

图1 项目效果图Fig.1 Project Rendering商务楼A座地上40层，地下3层，首层为办公大堂及银行，层高6.5 m；2层为办公和银行，层高4.8 m，3～40层为办公标准层，层高4.2 m，其中11、26层为避难层，层高4.5 m；40层层高4.5 m，屋面高度171.8 m，超过《高规》［1］表3.3.1-2中所规定的B级高度框架-核心筒结构体系的最大适用高度，为高度超限建筑。

2 主要设计参数结构设计使用年限50年，建筑安全等级二级，为标准设防类；抗震设防烈度为8度（0.2g），第三组，Ⅲ类场地，特征周期0.65 s；地震设计取规范反应谱参数，水平地震影响系数最大值amax=0.16。

高层建筑斜交网格结构抗震研究进展综述

高层建筑斜交网格结构抗震研究进展综述
刘成清;方登甲
【期刊名称】《地震工程与工程振动》
【年(卷),期】2022(42)3
【摘要】高层建筑斜交网格结构凭借斜柱与环梁组成的三角形稳定单元,能够同时承受重力荷载和抵抗水平侧向力。

因其拥有较大的抗侧刚度和新颖的建筑外立面,
而被成功运用于全球各地的地标性高层建筑。

在现有的研究中,斜交网格结构在建
筑设计理念、结构性能等方面的研究取得重大进展。

为促进斜交网格结构体系在高层建筑结构当中的运用,文中在梳理斜交网格结构发展背景的基础上,综述了斜交网
格结构的基本特征、初步设计方法、剪力滞后效应、构件屈服失效顺序、倒塌易损性和结构减震等国内外重要研究进展,同时对已有的研究成果进行总结、归纳和评析,为后续斜交网格结构的抗震研究提供思路与启发。

分析表明,由于具有节省材料、模块化建造适应性强等优点,斜交网格结构体系将是实现未来复杂高层建筑结构的
重要候选对象之一。

与其他结构体系相比,斜交网格结构体系的研究可以认为还处
于初步应用的探索阶段,仍需不断地完善其抗震性能的系统性研究。

【总页数】15页(P72-86)
【作者】刘成清;方登甲
【作者单位】西南交通大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU355;TU13
【相关文献】
1.高层建筑斜交网格筒结构抗震概念分析
2.高层斜交网格结构斜交柱节点抗震性能研究
3.基于增量动力分析(IDA)方法的斜交网格结构抗震性能分析
4.基于增量动力分析(IDA)方法的斜交网格结构抗震性能分析
5.双防线可恢复性能斜交网格结构耗能机制和抗震性能研究
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一文读懂斜交网格结构体系

一文读懂斜交网格结构体系来源：非解构，获授权转载。

超高层建筑按抗侧体系，一般常见的结构体系有：剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构及巨型结构。

而近年来，一种较为新颖的结构体系，斜交网格筒体结构越来越受到欢迎，国内外近年来也建成了多个斜交网格结构的超高层建筑。

作为外框（筒）-核心筒结构的一种升级，为何斜交网格结构受到结构工程设计大牛的欢迎呢？在聊聊斜交网格结构之前，我们先复习下规范中对高层抗震中地震剪力分配的一些要求，也许能说明些问题。

No.1地震剪力的规范要求《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.2.5条及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第4.3.12条：规范条文解释：由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3.5S的结构，由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。

而对于长周期结构，地震动态作用的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大的影响，但规范采用的振型分解反应谱法只反映加速度对结构的影响，对长周期的结构不全面，出于结构安全的考虑，当计算的楼层剪力过小时，提出了对结构总水平地震剪力及各楼层水平地震剪力最小值的要求，当不满足时，需改变结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力使之满足要求。

看来规范对地震剪力的要求，控制剪重比，要求整个结构承担足够的地震作用，剪重比与地震影响系数的内在联系是：λ=0.2αmax。

这对于单位重量极大的超高层建筑来说就已经是严格的要求了。

但还没完。

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010,第9.1.11条,抗震设计时，筒体结构的框架部分按侧向刚度分配的楼层地震剪力标准值应符合下列规定：当框架部分分配的地震剪力标准值的最大值小于结构底部总地震剪力标准值的10%时，各层框架部分承担的地震剪力标准值应增大到结构底部总地震剪力标准值的15%；此时，各层核心筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数1.1，但可不大于结构底部总地震剪力标准值，墙体的抗震构造措施应按抗震等级提高一级后采用，已为特一级的可不再提高。

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［10 ， 11 ］
，并考虑其强度退化，不同截面参
数对应的套箍系数 ξ 及应力－应变曲线如图 4 所示，其中 ξ ＜ 1 时曲线具有下降段， ξ ＞ 1 时不出现下降段。钢筋混凝土剪力墙中的约束混凝土采用三折线有下降段
152
振动与冲击
2011 年第 30 卷
图4
约束混凝土应力－应变模型
浩
1
（ 1．哈尔滨工业大学深圳研究生院，深圳 518055 ； 2．广州容柏生建筑结构设计事务所，广州 510170 ； 3．大连理工大学土木工程学院，大连 116024 ）
摘
要：斜交网格筒新型结构体系具有较大的抗侧刚度，为建造高层、超高层结构提供了有利条件，目前已在国内
外有多例成功实践，但相关抗震性能研究还很少。采用 Perform － 3D 程序对典型钢管混凝土斜交网格筒－钢筋混凝土内给出了斜交网格筒屈服路径，并从斜交网格筒结构进行了静力弹塑性分析。总结了体系塑性发展过程及构件屈服顺序，筒作用力的变化阐述了内外筒间内力重分配的原因，明确了内外筒内力分配特点。基于内外筒抗侧刚度的发展过程，探讨了结构抗侧刚度退化的主要原因。关键词：斜交网格筒；筒体；抗震性能；静力弹塑性分析；内力重分配；抗侧刚度中图分类号： TU352． 1 + 1 文献model
分析采用 Perform － 3D 程序，以纤维截面模拟钢管混凝土斜柱及钢筋混凝土墙肢，通过模态 Pushover 方法进行分析。其中斜柱钢管及钢梁采用 Q345 ，核心筒配筋采用 HRB400 ，混凝土采用 C60 。钢材采用二折线弹塑性应力－应变曲线，钢管约束混凝土采用三折线应力－应变曲线
振第 30 卷第 4 期
动
与
冲
击 Vol． 30 No． 4 2011
JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK

高层斜交网格筒－核心筒结构抗震性能分析
1 郭伟亮，滕 1 2 3 军，容柏生，李祚华，张
图2
结构模型
主的外筒腹板立面，由于未达到强度退化点，斜柱仍具有稳定承载力； E 时刻连梁塑性发展达到强度退化点，内筒基底剪力略有降低； F 时刻腹板斜柱达到强度退化外筒基底剪力开始降低，内外筒基底剪力开始第二点，内筒承担了外筒剪力的降低值和进一步推次重分配，覆的楼层剪力增量； G 时刻底部墙肢边缘约束混凝土开始屈服，但距极限应力还存在一定储备，混凝土应力继续增大； H 时刻内筒底部墙肢钢筋开始屈服，内筒开始弯曲破坏。推覆荷载基本不增加的情况下，结构变形迅速增加，结构失去稳定承载力，推覆结束。体系各类构件的屈服顺序为连梁、斜柱、墙肢，其余构件基本保持弹性。
Abstract：
Diagrid tube structures have advantages for constructing highrise buildings due to their greater rigidity，
however their aseismic behavior study are limited． Models of concrete filled steel tube CFST diagrid tubeconcrete core tube structure were analyzed with modal pushover method using Perform3D program． The structure plastic development process and the component yield order were given． The force distributions of diagrid and core tubes were studied and the resons of force redistributions between two tubes were explained by analyzing the changes of diagrid tube force． The reason for structure lateral stiffness degradation was discussed based on the lateral stiffness development process of diagrid tube and core one． The influences of the related factors lateral of stiffness on the plastic development process，force distribution between two tubes and stiffness changes were discussed at last． Key words： diagrid tube； tubes； seismic behavior； nonlinear static analysis； force redistribution； lateral stiffness 斜交网格筒结构体系是由内核心筒、斜交网格外，筒组成的新型结构体系其中斜交网格外筒由斜柱和具有较大的抗侧刚度，通过梁板与内部核心环梁构成，［1 － 4 ］，筒连接形成了筒中筒结构体系外筒能够提供 60% 以上的抗侧刚度，结构体系抗侧刚度显著提高，使其在高层、超高层建筑的建造中具有潜在的优势。目前该类型结构体系已在国内外有多例成功实践如图 1 所示。在我国，高层斜交网格筒结构多建造在经济发达的城市，而这些城市多处在抗震设防高烈度区域，体系
图3 结构 6DWC Fig． 3 Structure model 6DWC
2
体系塑性发展及外筒屈服路径
6DWC 、 8DWC 和 12DWC 的推覆曲线结构 4DWC 、基于能力谱与需求谱评价结果，图中分别如图 5 所示，标出了 7 度小震和大震（水平地震影响系数分别为 0． 08 和 0． 5 ）对应的时刻。以结构 6DWC 的基底剪力－顶点侧移曲线为例说明该体系塑性发展过程如图 6 所其余斜柱角度情况相同。 O 为推覆开始时刻； A 为示，连梁开始屈服时刻，沿推覆方向布置的连梁端部逐渐受弯出现塑性，内筒整体刚度下降，内外筒间剪力开始重分配，外筒逐渐承担大部分剪力增量； B 时刻斜柱中混凝土开始受压屈服，但受到弹性钢管约束的混凝土承载力继续稳定上升； C 时刻斜柱钢管开始屈服，但混凝土横向变形发展迅速，进一步径向挤压钢管，使套箍三向受压混凝土承载力的提高弥补和作用不断增大，超过了钢管纵向承载力的减小，截面承载力仍有储备； D 时刻第一根斜柱达到极限荷载，该柱位于以抗剪为
图8
斜交网格筒屈服路径
Fig． 8 Diagrid tube yield path
通过调整结构 6DWC 的墙肢厚度、连梁高度、斜柱截面等因素，分析体系侧向刚度相关因素对其塑性发展过程的影响，其中对连梁的参数分析均以连梁屈服机制一致且不发生剪切破坏为前提。如图 7 所示，改变各类构件的参数，不影响体系构件的屈服顺序，且仅对该类型构件进入塑性的时刻有一定影响，对其它构件进入塑性的时刻影响较小。对于结构整体侧向刚度和推覆极限荷载的影响程度为墙肢厚度最小，连梁高度次之而斜柱截面最大。这主要是由于将墙肢连接为整体核心筒的连梁较早的进入塑性，破坏了墙肢的整使整体抗侧性能较好的墙肢形成若干独立墙肢体性，后，抗侧性能显著降低，厚墙肢的抗震作用不能得到发
图1
基金项目：国家自然科学基金重点项目（ 50938001 ）收稿日期： 2010 － 06 － 23 通讯作者滕修改稿收到日期： 2010 － 11 － 29 1980 年生第一作者郭伟亮男，博士， 1962 年生军男，教授，博士生导师，
典型斜交网格筒结构
［5 ， 6 ］
Fig． 1 Typical diagrid tube structures
的抗震性能是结构设计的重中之重
。目前该新型
体系既没有经受过大震检验，也没有丰富的工程经验，国内外对其抗震性能的研究亦较少，相关理论远落后
第4 期
郭伟亮等：高层斜交网格筒－核心筒结构抗震性能分析
151
于工程实践。深入了解该体系的抗震性能是对其进行抗震设计的关键。本文针对典型的钢管混凝土斜交网格筒－钢筋混凝土核心筒结构进行了模态静力弹塑性推覆分析，基于体系塑性发展过程，构件屈服顺序，外筒屈服路径，内外筒内力及刚度特点的研究，阐述了高层斜交网格筒结构体系的抗震性能。
图5
结构推覆曲线
图6
基底剪力－顶点侧移
Fig． 4 Confined concrete stressstrain curve
Fig． 5 Structure Pushover curves
Fig． 6 Base sheartop lateral deflection
图7
结构塑性发展过程参数分析
Fig． 7 Structure plastic development parameter analysis
［12 ］的 Mander 约束混凝土应力－应变曲线模型。截面
的塑性剪切特性通过定义可以考虑截面塑性剪切效应的剪切截面来模拟。
1
分析模型及方法
本文参考了典型实际工程广州西塔项目
［8 ， 9 ］
斜交网格筒的受力特点
，结合和本文的研究目标，设计了
［7 ］
结构形式规则且满足规范要求的斜交网格筒－核心筒其中外筒由钢管混凝土斜柱和钢环梁构成，内部结构，为钢筋混凝土核心筒，内外筒间连系梁为钢梁，交叉斜柱及环梁均为刚性连接。为对比不同斜柱角度结构的抗震性能，在不改变其它构件及外筒斜柱材料总量的通过调整斜柱截面参数，建立了斜柱角度分别基础上， 69． 44° ， 74． 29° ， 79． 38° 的结构模型如图 2 所为 60． 64° ， 6DWC 、 8DWC 和 12DWC ，编号分别为 4DWC 、结构示，参数以 6DWC 为例进行说明，如图 3 所示，其中与推覆力平行的外筒立面为腹板立面，与推覆力垂直的外筒墙肢厚度及连立面为翼缘立面。通过调整斜柱截面、梁高度等影响内外筒抗侧刚度的主要参数，得到其余 9 6DWC12 ， 6DWC14 ， 6DW08C ，个结构模型 6DWC08 ， 6DW12C ， 6DW14C ， 6D08WC ， 6D12WC 和 6D14WC 。编 W、 C 依次代表斜柱截面、墙肢厚度、连梁高度，号中 D、其后的数字表示参数相对尺寸，如 6D08WC 表示斜柱 6DWC 时的 0． 8 倍，其余截面的直径及钢管厚度均为参数均保持不变。