高层结构静力弹塑性分析刍议.pdf

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1、２０１６年第４期（总第１８１期）江西建材建筑与规划设计高层结构静力弹塑性分析刍议■蔡思远■浙江公和建筑工程设计有限公司，浙江杭州３１００１４摘要：本文阐述了静力弹塑性分析的方法，结合某工程静力弹塑性分析的案７００ｘ７００ｍｍ，内置工字型型钢４００ｘ３００ｘ３０ｘ５０的型钢混凝土截面，腹杆例，指出高层结构在大震作用下的结构静力弹塑性分析的一些要求。采用７００ｘ７００ｍｍ，内置十字型型钢４００ｘ２００ｘ５０ｘ５０的型钢混凝土截面。关键词：高层结构静力弹塑性分析３大震作用下的结构静力弹塑性分析３．１弹塑性分析模型近年来，在国内外兴起一

2、种地震反应静力推到分析方法（Ｐｕｓｈ－ｏ-（１）单元模拟。ＰＥＲＦＯＲＭ－３Ｄ的梁柱单元模型包括塑性铰模型ｖｅｒＡｎａｌｙｓｉｓ）。推倒分析方法是基于结构在预先假定的一种侧向荷载和纤维模型，本工程框架梁柱采用弹性杆加塑性铰模型模拟，利用弯矩分布作用下，考虑结构中的各种非线性因素，逐步增加结构的受力，直曲率格式考虑塑性铰长度。剪力墙单元模拟，Ｐｅｒｆｏｒｍ－３Ｄ对剪力墙单到结构达到极限位移值或结构破坏为止。这种方法比进行非线性动力元考虑其弹塑性性质，用纤维模型和剪切材料分别考虑压弯和剪切性时程分析来得简单，可用于近似分析结构抵御地

3、震的能力。质。１静力弹塑性分析方法（２）材料本构关系。Ｐｅｒｆｏｒｍ－３Ｄ的钢材本构关系分为屈曲及非静力弹塑性分析方法（Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒＡｎａｌｙｓｉｓ）可以花费相对较少时屈曲两种。钢筋一般采用非屈曲钢材本构关系，钢筋本构关系采用理间和费用得到较稳定的分析结构，达到工程设计所需要的变形验算精想弹塑性模型。结构的延性设计能够维持较高的应力水平，钢筋不会度，求出塑性铰的位置和转角，找到结构的薄弱部位，易被设计人员接出现拉断等脆性破坏，因此不考虑材料强度的硬化阶段。混凝土材料受。Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析又称为“强度反应谱分析法”（即ｓ

4、ｐｅｃｔｒｕｍｃａｐａｃｉｔｙ采用三折线模型，滞回过程根据应变修正耗能指标，考虑滞回过程中的ｍｅｔｈｏｄ），在国外应用较早。Ｆｒｅｅｍａｎ（１９７５年）、Ｓａｉｉｄｉ和Ｓｏｚｅｎ（１９８１循环退化，其中约束混凝土单轴受压应力－应变关系采用Ｍａｎｄｅｒ应力年）等人先后对该方法进行了分析与研究。进人２０世纪９０年代，在－应变关系。Ｆａｊｆａｒ（１９９６年）、Ｋｉａｗｉｎｋｌｅｒ（１９９７年）等人的努力下得到了进一步的发３．２静力弹塑性分析结果展。９０年代后期该方法引人我国，并引起学者与工程师们的广泛关Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析最大的难题之

5、一即荷载分布的选择；在真实地震中，注。结构有效荷载大小、分布。１．１Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析的原理（１）用不同的水平荷载模式会影响到Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析的结果。通Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析是通过比较结构的能力谱曲线和需求曲线得到结常采用固定水平荷载模式，均匀分布荷载模式，倒主角分布荷载模式，构在特定地震下的弹塑性位移和构件弹塑性铰分布，从而评价结构的第３种水平荷载模式是根据振型分解反应谱法计算结构各楼层的层间抗震性能。其基本过程是：在结构分析模型上施加按某种方法模拟地剪力，由各层层间剪力再反算各层水平荷载。震水平惯性力作用的侧向力并

6、逐步单调加大，使结构从弹性阶段开始，（２）Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析的假定，意味着结构的反应仅由结构的第一振经历开裂、屈服直至倒塌破坏，从而得到结构的基地剪力－顶点位移关型控制，无法正确考虑高阶振型对于结构地震反应的影响，对于高层结系曲线；同时，由单自由度体系的加速度反应谱并且考虑等效阻尼比转构，这一问题更为突出。可靠度理论在Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析中的应用。将换得到谱加速度－谱位移关系曲线，即需求谱曲线；在把能力谱曲线和Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析方法建立在结构可靠度理论的基础之上，把概率Ｐｕｓｈ需求谱曲线叠加在同一坐标中，判断结构是否具

7、有足够的抗震能力，确－ｏｖｅｒ分析方法同我国现行的抗震规范和地震作用统计参数很好结合定弹塑性位移和塑性铰分布等。起来，针对不同的工程，应该按其重要性、工程使用寿命等采用不同的Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ主要用途有：（１）结构行为分析，得到结构薄弱层、塑性概率水准，将Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析同工程抗震安全决策联系起来，需要进一铰的分布等；（２）判断结构抗震承载能力，得到结构的基底剪力－顶点步研究。位移曲线、层剪力一层间位移曲线，即结构的“能力曲线”；（３）确定结３．３案例结果分析构的目标位移；（４）建立结构整体位移与构件局部变形间的关系，确定

8、本案例侧向荷载选用倒三角荷载类型，分别进行Ｘ向ｐｕｓｈｏｖｅｒ分单个构件的强度退化对整个体系的功能的影响。析和Ｙ向ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析。随着侧向荷载的逐步增大，结构位移逐渐增１．２Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ的特点大，从而得到基底剪力－位移曲线，再将其转化为结构的能力谱。