某超高层住宅的大震弹塑性时程分析

《某超高层住宅的大震弹塑性时程分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2016年12月建材与装饰规划与设计某超高层住宅的大震弹塑性时程分析庄轶（广州容柏生建筑结构设计事务所广东广州510170）摘要：某超高层住宅采用钢筋混凝土剪力墙结构，建筑平面左右两侧体量不对称，结构扭转效应明显，本文采用Abaqus软件对其进行了罕遇地震作用下结构的弹塑性时程分析，以检验其结构布置的合理性和结构的抗震性能。分析结果表明，结构在罕遇地震作用下的整体位移满足规范要求，通过调整后的结构具有较高的抗震承载力和延性。关键词：剪力墙；弹塑性时程分析；延性中图分类号：TU973.31文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）50-0127-

2、031工程概况受拉时，混凝土的抗拉刚度不恢复，如图2所示。本项目位于郑州市的1栋58层的超高层住宅，结构高度为174.450m。根据其建筑布局和高度、高宽比均较大的特点，选择钢筋混凝土剪力墙结构作为其结构体系。结构分析模型和标准层平面图见图1。工程位于Ⅱ类场地土，特征周期为0.40s，抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.15g。由于建筑平面左右两侧体量明显不对称，核心筒偏置于平面右侧，结构扭转效应明显。为深入研究该结构在罕遇地震作用下的抗震性能，本文采用大型有限元软件ABAQUS对其进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时图2混凝土拉压刚度恢复示意图程

3、分析。在弹塑性分析中，由于采用直接积分法求解，不能直接代入振型阻尼比，通常是采用瑞雷阻尼来等效模拟。瑞雷阻尼分为质量阻尼α和刚度阻尼β两部分。在弹塑性时程分析中输入一个固定的质量阻尼α和刚度阻尼β将导致结构高频部分动力响应偏小，如仅采用质量阻尼α又会导致高频部分响应偏大，与实际情况均有较大偏差。结构的动力方程MA+CV+KX=-MZ的第二项为阻尼矩阵C乘以速度矩阵Xi。而在显式积分方程中，阻尼矩阵可进一步简化为对角矩阵。因此，可以构造出一个与振型分解法中模态阻尼矩阵相等效的的对角C阻尼矩阵，并采用图1结构分析模型及标准层平面图ABAQUS的二次开发功能，通

4、过将自编阻尼程序编译入计算模2弹塑性分析模型块的方法，代替了原有的阻尼计算模块，从而实现了直接积分法在弹塑性分析模型中，所有对结构刚度有贡献的结构构件均与振型分析法在各振型阻尼上的等效。按实际情况模拟。梁、柱和支撑等杆单元选用Abaqus自带的B31按照抗震规范要求[3]，分析采用了两组天然波和一组人工波单元模拟。B31单元采用纤维塑性区模型，杆件刚度由截面内和进行弹塑性时程分析，双向地震输入，主次方向地震波加速度峰长度方向动态积分得到。剪力墙和楼板等选用Abaqus的二维弹值比为1：0.85，地震波持续时间30s，主方向地震波峰值为塑性壳单元S4R模拟。

5、310Gal（如图3）。材料本构方面，钢材采用双线性硬化模型，在循环过程中，无刚度退化，但考虑了包辛格效应。钢材的强屈比设定为1.25，极限应力所对应的极限塑性应变为0.025。混凝土材料模型采用弹塑性损伤模型，可考虑材料拉压强度的差异，刚度强度的退化和拉压循环的刚度恢复，其轴心抗压和轴心抗拉强度标准值按相关规范采用[1]。混凝土材料进入塑性状态伴随着刚度的降低，其刚度损伤分别由受拉损伤参数dt和受压损伤参数dc来表达[2]，dt和dc由混凝土材料进入塑性状态的程度决定，其数值参照混凝土材料单轴拉压的滞回曲线给出。当荷载从受拉变为受压时，混凝土材料的裂缝闭

6、合，抗压刚度恢复至原有抗压刚度；当荷载从受压变为图3人工波主方向波形及其加速度谱与规范反应谱比较·127·规划与设计建材与装饰2016年12月3分析结果3.1整体计算结果在考虑重力二阶效应及大变形的条件下，完成了3组地震波的大震弹塑性时程分析，计算结果详表1、表2和图4，对大震弹塑性计算整体指标的综合评价如下：（1）在考虑重力二阶效应及大变形的条件下，结构最终能保持直立，满足“大震不倒”的设防要求；结构的最大层间位移角为（a）未加采取加强措施前（b）采取加强措施后1/136，满足规范1/120的限值要求[4]；图5右上角核心筒的剪力墙墙肢混凝土受压损伤情况

7、（2）结构两个方向剪力墙均设有较多的耗能连梁，大震弹塑最大拉力稍小，通过增加钢骨后满足抗拉要求。性分析结构剪重比相当于弹性大震的0.4~0.7倍，从分析结果可以看到耗能连梁的作用比较明显。（3）由于在人工波大震作用下剪力墙损伤比在天然波1和天然波2大震作用下的剪力墙损伤严重，故人工波弹塑性分析的结构顶点位移要比两条天然波的要大。图6首层墙柱编号图考虑到各组地震波的反应以人工波作用下最大，后文将主要表3剪力墙基底轴力（拉力为负）列举这组地震波作用下的计算结果。最大压力最小压力最大压力最小压力墙编号墙编号（kN）（kN）（kN）（kN）表1结构整体计算结果W1

8、252877629W1753110-4709SATWEABAQUS