基于Midas的复杂空间结构静力弹塑性分析.pdf

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1、浙江建筑，第27卷，第7期，2010年7月ZhejiangConstruction，Vo1．27，No．7，Ju1．2010基于Midas的复杂空间结构静力弹塑性分析MidasBasedStaticElasto-PlasticAnalysisofComplexSpaceStructure朱善东，刘深华，刘海涛，杨林ZHUShan-dong，LIUShen—hua，LIUHai—tao，YANGLin(1．杭州中联程泰宁建筑设计研究院有限公司，浙江杭州310014；2．中国联合工程公司，浙江杭州3

2、10022)摘要：为了研究复杂空间结构在地震作用下的静力弹塑性性能，对静力弹塑性分析中的4个关键问题进行了探讨，找到适合复杂大跨空间结构静力弹塑性分析的剪力墙塑性铰的分配和加载模式。利用Midas对某复杂大跨空间结构进行静力弹塑性分析，并对4种工况下结构的静力弹塑性分析结果进行了研究。结果表明，静力弹塑性分析可以对复杂空间结构的非弹性行为做出可靠的评估。关键词：静力弹塑性；塑性铰；加载模式；性能控制点；结构性能中图分类号：TU311文献标识码：A文章编号：1008—3707(2010)07—00

3、27—03静力弹塑性分析是基于性能的结构抗震设计中点的确定和结构性能的评价。采用的主要分析方法之一，静力弹塑性分析(Push—1．1模型建立和内力分析over)方法最早是1975年由Freeman等人为美国海复杂大跨空间结构因其自身的复杂性给工程设军抗震工程项目做简化评估时提出的，此后国内外计人员建立其模型带来不便，结构模型与工程实际学者进行了研究和改进’。静力弹塑性分析方法的吻合度决定了结构分析的准确度。是沿高度为某种规定分布形式的侧向力，静态、单调1．2塑性铰的分配作用在结构计算模型中，逐步

4、增加侧向力，直到结构一般情况下，梁和柱的塑性铰分配比较简单，也产生的位移超过允许值或认为结构破坏接近倒塌为比较容易分配到各个构件上，很多计算软件都可以止，最后评估结构整体的抗震性能的一种抗震设计满足梁柱塑性铰的分配；而剪力墙的塑性铰分配是分析方法。一个值得关注的问题。剪力墙塑性铰的分配主要存静力弹塑性分析方法基本假定：(1)实际结构在以下2个问题：(1)剪力墙塑性铰的模型的确定；的响应与一等效的单自由度体系相关，也就是说，结(2)沿高度分段剪力墙的塑性铰如何分配。构的响应仅由结构的第一振型为控制

5、振型；(2)结首先，本文探讨了剪力墙塑性铰的模型：目前国构沿高度的变形由形状向量表示，在整个反应中，不内能够对剪力墙进行静力弹塑性分析的大型通用有论结构的变形大小，形状向量保持不变。限元软件有Midas／Gen软件等。该软件模拟梁的塑性铰为弯矩铰，模拟柱的塑性铰为轴力弯矩铰，模拟1静力弹塑性分析中的4个关键问题墙的塑性铰为轴力弯矩铰和剪力铰。复杂大跨空间结构进行静力弹塑性分析需解决其次，关于沿高度分段剪力墙的塑性铰如何以下4个关键问题：(1)模型建立和内力分析；(2)分配又可分为两种情况：(1)

6、分段剪力墙的个数为塑性铰的分配；(3)加载模式的选择；(4)性能控制奇数，此时剪力墙的塑性铰可以分配在最上段的收稿日期：2010—03—23作者简介：朱善东(198O一)，男，温州苍南人，工程师，从事建筑结构分析设计工作。28浙江建筑2010年第27卷上端轴力弯矩铰、最下段的下端的轴力弯矩铰和中间段的剪力铰；(2)分段剪力墙的个数为偶数，此时剪力墙的塑性铰可以分配在最上段的上端轴力弯矩铰、最下段的下端轴力弯矩铰和中间两段的剪力铰。1．3加栽模式的选择Midas／Gen程序提供了3种荷载模式类型：

7、静力荷载工况、加速度常量、模态荷载分布。其中：静注：图中10为即刻使用极限状态(ImmediateOccupancy)，Ls为安全极限状态(LifeSafety)，CP为防止倒塌极限状态力荷载工况的侧向力是使用已定义的静力荷载工况(CollapsePrevention)。作为荷载模式；加速度常量型分布的侧向力是由均图1构件的性能评价一的加速度和相应质量分布的乘积得到的；模态形式的侧向力是按基本模态的顺序进行选择的分布模剪力墙结构，上部屋顶部分为空间钢结构。跨度超式，但前提是需做特征值分析。过25

8、m梁均采用预应力梁结构。该建筑外部造型复杂大跨空间结构主体结构一般采用钢筋混凝丰富，内部空间布置限制严格，大洞口较多，平面和土框架．剪力墙结构，其上部屋顶部分为钢结构，大竖向均为不规则结构。该地区抗震烈度为8度，设跨度楼面多采用有粘结预应力梁结构。这几种结构计基本地震加速度为0．2625g，100年重现期风荷的组合使得整个结构在地震作用下产生局部震动的载达到0．75kN／m，自然条件对结构受力较为不概率较大，很难使其前三阶振型分别为平动、平动和利。鉴于该建筑的重要性、结构体系的复杂性以及转动，无