超高建筑斜交网格筒结构体系基于失效模式的大震设计理论

超高建筑斜交网格筒结构体系可提供较大的抗侧刚度，兼顾建筑功能实现，是超高层建筑新型高效的结构体系，具有重要的应用价值。本申请项目针对超高建筑斜交网格筒结构体系提出基于结构体系最优失效模式的大震设计理论和方法，以体系最优失效模式为基础，确定结构大震下各项抗震需求性能指标，进而对结构进行设计。为此，明确斜交网格筒结构的受力体系、多道防线以及破坏模式，是进行该结构体系抗倒塌设计的关键，也是当前抗震设计理论亟需解决的问题。本项目拟针对结构体系的失效模式、失效控制指标、结构大震非线性分析模型、大震分析及设计方法、结构体系可靠度、结构大震性能评估指标及方法等，展开系统深入的研究，探索基于大震的抗震设计理论和方法、提出准确高效的结构大震评估方法等，取得超高斜交网格筒结构体系抗震设计理论和方法的创新性研究成果，其成果对推广新型高效结构体系，解决目前工程实践超前，理论方法滞后问题，具有重大的理论和社会意义。

超高建筑斜交网格筒结构体系可提供较大的抗侧刚度，兼顾建筑功能实现，是超高层建筑新型高效的结构体系，具有重要的应用价值。本项目按照重点项目研究计划，揭示了超高建筑斜交网格筒结构体系的力学性能、传力路径和失效机理，提出了系统的基于结构体系最优失效模式的大震设计理论和方法，具体研究成果为：.（1）揭示了超高建筑斜交网格筒结构体系的竖向和侧向传力路径、结构受力机理及其侧向刚度关键影响因素，提出了基于空间共同工作的侧向刚度和侧向位移计算公式。.（2）揭示了内外筒塑性内力重分布特性及基底剪力传递演化规律，明确了体系可实现的抗震多道防线，提出了体系两级抗震设防目标，建立了体系失效模式优选的原则。.（3）揭示了超高建筑斜交网格筒结构体系大震整体失效机理，建立了基于等效刚重比退化的结构整体失效判别方法，并通过各类别构件损伤到整体的损伤传递系数，建立了抗震性能设计基于性能目标的斜交网格筒结构体系整体尺度损伤评价方法。.（4）搭建了兼顾精度和效率的大规模结构地震非线性响应分析平台，实现了基于积分点应用非线性应力-应变本构关系的宏观构件在应力-应变层次上的细致化弹塑性分析，提出了新型超收敛恢复技术—单元能量投影超收敛法，实现了高效的变形增量超收敛计算，对纤维束开发了混凝土损伤塑性滞回本构模型和钢筋双线性随动强化滞回本构模型，实现了基于非线性空间梁柱纤维单元的宏观构件精细化非线性分析的目标。.（5）搭建了斜交网格筒结构体系基于体系可靠度灵敏度分析的结构优选分析平台，给出了基于结构大震下极限状态描述的结构体系可靠度计算方法，提出了基于体系可靠度的结构失效模式优选方法。.（6）提出斜交网格筒结构体系基于外斜交网格筒失效和内核心筒失效的两阶段大震失效控制指标，实现了斜交网格筒结构体系大震失效的量化描述，揭示了体系构件屈服顺序，明确了外网筒斜柱的失效路径及其剪力滞后效应，掌握了体系内外筒内力分配四阶段和刚度退化两阶段的演化历程，给出了体系构件塑性耗能的分布特点及体系关键刚度构件和塑性耗能构件，提出了系统的斜交网格筒结构体系基于失效模式的大震设计理论。.（7）研究成果在三项超高建筑斜交网格筒结构体系的工程实践中得到应用和验证。