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案例一 廈門(mén)北站大跨巨型混合框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。
該建筑是具有閩南民居“燕尾脊”特色的國(guó)內(nèi)最大跨度無(wú)柱候車(chē)廳。首次采用“A型鋼骨混凝土塔柱+弧形預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁+大跨薄腹鋼桁架梁”組成的新型雙向巨型混合框架結(jié)構(gòu)體系。 分析設(shè)計(jì)亮點(diǎn)：保證高寬比為27的塔柱在施工及使用期間的側(cè)向穩(wěn)定；連系豎向構(gòu)件、保證抗側(cè)剛度的弧形預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計(jì)；首次在屋蓋上采用雙向不等高交叉桁架組成的新型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；“鋼板+預(yù)應(yīng)力筋”雙重連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；雙向下弦桿貫通豎腹桿的新型圓鋼筒節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)抗震性能分析；巨型塔柱有限元分析；雙向不等高交叉桁架試驗(yàn)及分析；大跨屋蓋穩(wěn)定分析；結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)等等。

案例二 廣東科學(xué)中心巨型框架結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)與分析。
建筑結(jié)構(gòu)采用縱向巨型桁架+橫向桁架與格構(gòu)式巨柱，實(shí)現(xiàn)多層展廳室內(nèi)無(wú)柱大空間。樓層用鋼量?jī)H189kg/m2，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 分析設(shè)計(jì)亮點(diǎn)：隔震支座與抗風(fēng)支座的布置；無(wú)統(tǒng)一隔震層技術(shù)；隔震支座連接設(shè)計(jì)；協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)與結(jié)構(gòu)隔震的大鉛芯橡膠抗風(fēng)支座創(chuàng)新；SAP2000非線性分析；振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究等。

首先回顧了我國(guó)超高層建筑的發(fā)展。從京廣中心（1990年，208米）到深圳平安金融中心（2016年，660米），單個(gè)底柱截面從2m2擴(kuò)大至21m2。如何解決節(jié)約、高效利用材料成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。指出合理體型布置以減小荷載或增大剛度兩條出路。進(jìn)而詳細(xì)討論了整體傾覆、結(jié)構(gòu)的整體剛度控制和結(jié)構(gòu)的樓層剛度比三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。其中，通過(guò)統(tǒng)計(jì)上世紀(jì)80年代至今我國(guó)已建或已通過(guò)超限審查的414棟高層建筑的周期結(jié)果，給出了高層自振周期與結(jié)構(gòu)高度的關(guān)系和控制指標(biāo)。

從橋梁抗震設(shè)計(jì)的基本概念入手，回顧了強(qiáng)度設(shè)計(jì)理論、延性抗震設(shè)計(jì)理論到基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論，對(duì)比了反應(yīng)譜法、時(shí)程分析法及靜力彈塑性Pushover方法的特點(diǎn)，從理論的角度，指出綜合性的地震烈度概念與提倡對(duì)癥下藥的抗震設(shè)計(jì)間潛在的矛盾。

建議工程師要正確認(rèn)識(shí)和使用我國(guó)地震動(dòng)區(qū)劃圖，提出了我國(guó)地震動(dòng)區(qū)劃圖的發(fā)展趨勢(shì)及規(guī)劃多水準(zhǔn)地震區(qū)劃圖的必要性。通過(guò)統(tǒng)計(jì)已發(fā)生的強(qiáng)震實(shí)例，指出“6度區(qū)”不等于“非地震區(qū)”，也有可能發(fā)生大地震，若導(dǎo)致生命線橋梁倒塌，后果非常嚴(yán)重。所以“6度區(qū)不用抗震設(shè)計(jì)”是錯(cuò)誤的。

同時(shí)，也指出地震烈度是地震對(duì)地表和工程結(jié)構(gòu)影響的強(qiáng)弱程度，烈度提高1度意味著地震力成倍增加，因此，以“提高1度”來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的概念是不科學(xué)的。此外，報(bào)告中分析了大量橋梁震害，闡述概念設(shè)計(jì)的重要性。對(duì)比不同橋型（如簡(jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋、拱橋等）的優(yōu)勢(shì)、抗震設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)及應(yīng)對(duì)措施。

最后強(qiáng)調(diào)，整體橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)采用合理的結(jié)構(gòu)形式，正確使用橋梁抗震概念和構(gòu)造措施，注重概念設(shè)計(jì)。并對(duì)橋墩、支座和防落梁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)給出建議。

“工程師之理想，在于將偉大之夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)，偉大之處，是利用科學(xué)知識(shí)、發(fā)揮無(wú)限創(chuàng)意和充滿巨大勇氣，循宇宙之規(guī)律，借自然之力量，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)夢(mèng)想！”

磅礴開(kāi)場(chǎng)，立即吸引了所有參會(huì)者。報(bào)告隨即詳細(xì)介紹了沉管隧道的工程原理及跨海沉管隧道工程的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新。充滿創(chuàng)意的工法和技術(shù)，無(wú)不體現(xiàn)出上善若水、以柔克剛的哲學(xué)道理。報(bào)告同時(shí)分享了三個(gè)讓工程師們引以為豪的跨海隧道項(xiàng)目。

案例一:厄勒海峽通道（歐洲）。工程技術(shù)特點(diǎn)：1 工廠化全天候管節(jié)分段預(yù)制、全斷面澆注技術(shù)；2 利用GPS系統(tǒng)定位管節(jié)沉沒(méi)；3 先鋪法碎石基礎(chǔ)；4 海中人工島實(shí)現(xiàn)橋隧轉(zhuǎn)化。

案例二:博斯普魯斯海峽鐵路隧道（土耳其）。工程師用沉管隧道工法修建海底隧道，穿越博斯普魯斯海峽，連接歐亞大陸，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)150年的夢(mèng)想！工程技術(shù)特點(diǎn)：1最深的沉管隧道；2 管節(jié)分部預(yù)制技術(shù)，浮態(tài)澆筑技術(shù)；3盾構(gòu)機(jī)與沉管隧道連接技術(shù)；4復(fù)雜水流環(huán)境下沉放技術(shù)；5先鋪法碎石基礎(chǔ)。

案例三:港珠澳大橋工程——世紀(jì)工程，新的挑戰(zhàn)！海中隧道采用沉管方案，沉管段總長(zhǎng)5664m。沉管隧道共分33管節(jié)，每管節(jié)180m，單節(jié)重約7.4萬(wàn)噸。隧道斷面寬37.95m、高11.4m，最大沉放水深44m。超大型沉管隧道，是世界上綜合難度最大的沉管隧道之一。

簡(jiǎn)單介紹了土-結(jié)構(gòu)相互作用（SSI）的主要影響、需要解決的問(wèn)題等，總結(jié)了目前對(duì)SSI 問(wèn)題的研究現(xiàn)狀及研究方法，體現(xiàn)了數(shù)值分析方法，尤其是有限元方法在SSI問(wèn)題分析方面的廣泛應(yīng)用和突出優(yōu)勢(shì)。分別討論了運(yùn)用Winkler彈性地基模型與整體模型分析SSI問(wèn)題的方法。

用SAP2000分析筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)時(shí)，將地基作為Winkler彈性地基來(lái)考慮SSI效應(yīng)，為了較為全面、準(zhǔn)確的確定彈性地基的彈簧剛度，可用PLAXIS分析筒倉(cāng)的地基基礎(chǔ)模型，通過(guò)與SAP2000的迭代計(jì)算求解考慮地層分布、土層材料彈塑性、基礎(chǔ)形式等因素的彈簧剛度，利用軟件提供的API接口可開(kāi)發(fā)自動(dòng)迭代計(jì)算程序，快速求解地基彈簧剛度。

用PLAXIS創(chuàng)建高層框架結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)（含地下室）的整體有限元三維計(jì)算模型來(lái)分析SSI效應(yīng)，對(duì)比SAP2000中剛性地基假定的結(jié)構(gòu)子模型計(jì)算結(jié)果，分析了SSI效應(yīng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，以及筏板基礎(chǔ)變形和內(nèi)力分布特征、樁頂反力分布規(guī)律等；對(duì)比PLAXIS中整體模型與地基子模型的計(jì)算結(jié)果，分析了上部結(jié)構(gòu)剛度（考慮SSI效應(yīng)）對(duì)基礎(chǔ)變形及內(nèi)力、樁頂反力、樁土荷載分擔(dān)比等的影響；根據(jù)基礎(chǔ)變形及內(nèi)力、樁頂反力的分布特點(diǎn)，對(duì)比了均勻布樁方案與變剛度非均勻布樁方案的計(jì)算結(jié)果，分析了基礎(chǔ)方案對(duì)筏板和樁基的影響。

最后提出了利用PLAXIS與SAP2000分析地基與結(jié)構(gòu)共同作用需要進(jìn)一步研究和解決的問(wèn)題，如彈性地基模型中彈簧剛度的非線性，SAP2000中結(jié)構(gòu)模型到PLAXIS整體模型簡(jiǎn)化時(shí)的剛度與荷載傳遞等效，動(dòng)力相互作用分析等。

重慶朝天門(mén)項(xiàng)目位于兩江交匯處的三角形地帶，將建造6棟238米和2棟356米的超高層建筑。

該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是：場(chǎng)地邊坡穩(wěn)定設(shè)計(jì)、多塔連橋設(shè)計(jì)。為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，地下室B3至S1層的整個(gè)結(jié)構(gòu)不設(shè)結(jié)構(gòu)縫，形成一個(gè)巨大的剛性底盤(pán)。中南部直接坐落在中風(fēng)化基巖上，東西側(cè)則通過(guò)抗滑樁、工程樁把結(jié)構(gòu)大底盤(pán)與底部基巖相連形成一有機(jī)整體。巖土方面，在東西兩側(cè)設(shè)置抗滑樁，提高整個(gè)場(chǎng)地的穩(wěn)定安全系數(shù)，并且有效減少場(chǎng)地內(nèi)的變形。同時(shí)在場(chǎng)地兩側(cè)布置一定數(shù)量的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)。針對(duì)另一難點(diǎn)，多塔連橋設(shè)計(jì)，對(duì)連橋結(jié)構(gòu)體系、隔離方式、支座數(shù)量、支座形式等進(jìn)行了大量的分析論證，最終采用摩擦擺式支座+粘滯阻尼器的全隔離方式，并通過(guò)一系列彈性、彈塑性分析保證方案的可靠性。

此外，該項(xiàng)目的創(chuàng)新——北塔樓組合伸臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。通過(guò)剪切耗能段達(dá)到“結(jié)構(gòu)保險(xiǎn)絲”的作用，在達(dá)到設(shè)計(jì)剪力值后屈服，達(dá)到保護(hù)伸臂墻/核心筒的目的。通過(guò)分析和試驗(yàn)驗(yàn)證該組合伸臂系統(tǒng)的合理性。SAP2000和ETABS作為該項(xiàng)目的核心分析程序，應(yīng)用于塔樓抗側(cè)分析、多塔分析、連橋分析及各種專(zhuān)項(xiàng)分析。利用現(xiàn)有接口及OAPI技術(shù)，進(jìn)行了大量二次開(kāi)發(fā)，滿足快速建模、快速響應(yīng)建筑修改、自動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比、自動(dòng)報(bào)告等需求，極大提高工作效率。

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，是通過(guò)剛度敏感度矩陣+邊界條件+優(yōu)化目標(biāo)計(jì)算出最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺寸與分布。算法計(jì)算量大，一般只用于構(gòu)件原型研究或找形。高層建筑結(jié)構(gòu)，相對(duì)約束邊界多，結(jié)構(gòu)自由度較大，還受到規(guī)范構(gòu)件驗(yàn)算的約束，難以采用最優(yōu)化技術(shù)。參考結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，提出“較優(yōu)化”的方案設(shè)計(jì)方法，并在ETABS中實(shí)現(xiàn)?；贓TABS進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的思路是，利用ETABS進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，利用DINOETE進(jìn)行構(gòu)件優(yōu)化，兩者實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，以達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案的目的。通過(guò)該方法，可以實(shí)現(xiàn)：外框柱按軸壓比優(yōu)化尺寸；外框梁按彎矩優(yōu)化尺寸；剪力墻構(gòu)件采用軸壓比優(yōu)化尺寸；型鋼混凝土柱采用PMM包絡(luò)法快速設(shè)計(jì)。適用于6/7度區(qū)風(fēng)控為主的超高層結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

同時(shí)，通過(guò)實(shí)際案例詳細(xì)闡述了優(yōu)化設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用。最后介紹了CSI軟件二次開(kāi)發(fā)成果DINOBOX的主要功能和工程應(yīng)用。

實(shí)際結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)模型存在諸多顯而易見(jiàn)又易忽視的差異。結(jié)構(gòu)模型由一系列點(diǎn) 、線、面或體單元來(lái)代表實(shí)際結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件，結(jié)構(gòu)模型應(yīng)滿足合理的質(zhì)量、剛度分布，傳力體系明確，并合理地施加荷載。根據(jù)分析目的的不同，同一項(xiàng)目可使用不同的結(jié)構(gòu)模型。有諸多細(xì)節(jié)將影響結(jié)構(gòu)模型的分析響應(yīng)，比如面對(duì)象的屬性、面荷載的傳遞、節(jié)點(diǎn)約束、連接關(guān)系和剛度奇異。

通過(guò)詳實(shí)的案例闡述以上各種因素的影響機(jī)理和應(yīng)對(duì)措施。筑信達(dá)模型轉(zhuǎn)換軟件CiSModelCenter目前實(shí)現(xiàn)了ETABS導(dǎo)入SAP2000、PKPM導(dǎo)入ETABS和SAP2000與MIDAS Gen的雙向互導(dǎo)。涵蓋了模型的材料、截面、幾何、邊界條件、荷載等信息的轉(zhuǎn)換，對(duì)材料、截面、單元形狀、構(gòu)件位置關(guān)系等的特殊處理，保證不同軟件間合理的映射關(guān)系。

介紹了《變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件CiSGTCAD》開(kāi)發(fā)背景，變電站構(gòu)架的特點(diǎn)以及SAP2000二次開(kāi)發(fā)的功能；分別介紹了《變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件CiSGTCAD》前處理模塊、計(jì)算分析模塊和后處理模塊的各項(xiàng)功能；演示了《變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件CiSGTCAD》軟件整個(gè)操作過(guò)程；通過(guò)《變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件CiSGTCAD》開(kāi)發(fā)實(shí)例，展示如何利用SAP2000提供的API技術(shù)，將自行研發(fā)的特種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的前后處理程序與SAP2000無(wú)縫集成，定制特種結(jié)構(gòu)的快速建模、計(jì)算分析、截面優(yōu)化設(shè)計(jì)、詳圖設(shè)計(jì)一體化應(yīng)用平臺(tái)。

柱正截面承載力設(shè)計(jì)中，P-M曲線的傳統(tǒng)算法關(guān)注加載過(guò)程，涉及到大量的循環(huán)迭代，而我們的算法直接給出截面極限狀態(tài)的應(yīng)變分布，算法復(fù)雜度可有效降低五個(gè)數(shù)量級(jí)。梳理各個(gè)破壞階段的物理意義及在P-M曲線上的對(duì)應(yīng)位置。詳細(xì)討論柱正截面設(shè)計(jì)相關(guān)的控制內(nèi)力選擇、抗震內(nèi)力組合、雙偏壓設(shè)計(jì)方法、如何考慮二階效應(yīng)、P-M曲線形狀等問(wèn)題。針對(duì)梁正截面承載力設(shè)計(jì)，詳細(xì)討論：規(guī)范最小配筋率與鋼筋最大拉應(yīng)變限值潛在的矛盾；受壓區(qū)高度控制的問(wèn)題；ACI的配筋方法對(duì)梁延性的影響。

考慮上述所有問(wèn)題，CiSDesigner在開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用了業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的P-M-M曲線算法技術(shù)，可用于常規(guī)柱設(shè)計(jì)（建筑結(jié)構(gòu)、橋梁）、異形柱設(shè)計(jì)和型鋼混凝土柱的設(shè)計(jì)，支持常規(guī)柱截面形式（矩形、圓形、環(huán)形、L型、T型、十字型）的參數(shù)化定義，支持多邊形和圓形開(kāi)洞、支持任意多邊形的異形柱、支持型鋼輸入，支持從ETABS、SAP2000導(dǎo)入各設(shè)計(jì)組合的內(nèi)力值，根據(jù)用戶定義的截面形式、鋼筋直徑范圍、鋼筋根數(shù)范圍等參數(shù)，高效給出配筋可選方案。未來(lái)將支持剪力墻設(shè)計(jì)、梁/組合梁設(shè)計(jì)、鋼管混凝土柱設(shè)計(jì)，并計(jì)算彈塑性分析構(gòu)件的M鉸、P-M鉸屬性。