高层建筑的静力弹塑性分析.pdf

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材料应用高层建筑的静力弹塑性分析关建强渊中国新型建材设计研究院袁浙江杭州310003冤摘要院随着我国社会经济的快速发展袁建筑高度不断超越袁建筑造型越来越复杂遥要把握这些造型各异的超高层建筑工程在罕遇地震状态下的动力特性袁工程实践中往往采用进行静力弹塑性分析法检验遥本文在总结静力弹塑性分析方法的原理的基础上袁通过一个工程实例论述了Push要over分析方法的计算方法遥关键词院地震曰弹塑性设计曰Push-over分析法中图分类号院TU973.2文献标识码院A文章编号院1674要3024渊2015冤06要08要02前言构达到目标位移时杆件塑性转角的大小袁从而可确定对杆端塑性铰区域的约束要求袁以确保结构各杆件具有足够的变形能力遥近年来袁随着我国社会经济的快速发展以及房地产业的蓬勃发展袁建筑高度不断超越袁建筑造型越来越复杂遥这些造型各异的2静力弹塑性分析方法的实施过程超高层建筑工程和普通的建筑相比存在着一定的差异性遥因此袁Push要over分析法就是在结构模型上按某种加载模式(倒三在具体的计算方式和设计规范上都存在着明显的差别遥从建筑结角形尧均匀分布尧等)施加水平静力袁模拟地震产生的水平力袁逐步构的抗震思想上看袁传统的抗震思想明显不符合标准遥要想从全增加荷载大小袁使结构从弹性阶段开始袁经历开裂尧屈服尧直到结面的角度来考虑抗震设防的水平袁必然需要考虑到塑性变形的问构的顶点位移达到某个给定值袁并根据达到则以位移的建筑状题袁不仅会提升施工的难度袁还会增加建筑成本遥我国在进行高层态来对整体的抗震性能进行分析袁具体来说主要表现在以下几建筑的过程中袁需要在考虑到国情的基础上袁保证建筑的安全性遥个方面院因此袁相关的工作人员需要加强对弹塑性验算的重视遥渊1冤准备阶段遥在这一阶段中袁工作人员需要建立相关的模为了提升建筑结构的安全性和稳定性袁我国已经制定了相型袁其中包括整体结构的尺寸尧物力常数等等遥同时还需要将结关的法律和法规来袁其中比较典型的就是叶建筑抗震设计规范曳袁构的承载力等因素进行精准地计算袁为接下来的施工工程做好其中的相关条文中明确涉及到到建筑的弹性变形问题遥在大型准备遥的地震情况下袁建筑工作人员需要充分地考虑到建筑的抗震性渊2冤要对结构的荷载力进行计算袁然后将内力和水平荷载力能以及建筑结构的弹塑性遥技术人员对建筑结构的弹塑性进行相加袁对构件的屈服性进行判定袁然后对建筑结构的周期和振型计算袁主要是对位移情况进行明确袁尽量满足大震作用下的层间进行明确遥位移角度袁同时加强对重要构件的重视袁以便实现野大震不倒冶的渊3冤在结构的中心位置袁工作人员需要施加相应的荷载作用遥设计思想遥实际工程中人们往往要在简单分析和有效结果间寻在这一环节当中袁工作人员需要根据已经测定的数值和相关的求一种平衡遥因此近年来袁在基于性能抗震设计的要求下袁施工原则来对水平力产生的程度进行计算袁促进构件的屈服遥Push要over分析法受到了广泛关注遥本文在其后的论述中将以渊4冤要对需要屈服的构件进行控制袁改变结构的受力状况遥从静力弹塑性分析法为重点遥这一点上看袁比较典型的就是依靠塑性铰来保证构件入塑的性能遥1静力弹塑性分析法简介从某种程度上看主要是创建了一个新的结构袁然后施加一个水平的荷载遥这一步骤需要一直重复袁直到结构达到标准的位移量遥所谓的静力弹塑性最早产生于上个世纪70年代中期袁在建渊5冤工作人员要严格地把握塑性铰出现之后的的周期性袁对筑工程中到了高效地应用遥但是发展程度并不是非常明显遥直到于自振周期以及施加的荷载作用进行记录遥上个世纪90年代袁美国地震工程会议上的一篇极具影响力的文渊6冤对整体结构进行评定的过程中主要是以结构的性能为主章发表袁这种静力弹塑性分析法才受到人们的高度关注遥在这篇要的依据袁具体来说袁主要的方式如下所示院技术人员要根据结文章中袁作者对这一分析法的可行性以及地震作用下的结构动力构的自振程度以及相应的力值绘制成科学的曲线结构遥然后将等因素进行深入研究遥多年之后袁不同的学者对静力弹塑性分析其绘制成图袁如图1所示遥结构反应曲线需要和符合反应谱曲法Push-over从不同的角度来进行阐述遥并且对这种方法的优点线袁才能达到一定的抗震程度遥以及适用范围等进行明确遥不仅如此袁对静力弹塑性分析法的局限性进行研究也是这一研究领域中的重点工作内容遥随着建筑结构性能的不断发展袁这种分析法受到了人们的广泛关注遥无论是在检测设计和检测方式方面都应该达到提升建筑结构稳定性的指标遥具体来说袁主要的用途可以从以下几个方面来进行分析院渊1冤结构行为分析遥Push-over分析法的应用可以对结构的具体受力情况进行精准地预测遥从这一方面上看袁研究人员可以获得整个建筑结构的弹性尧开裂以及屈服的整个过程遥通常情况下主要是按照先后次序来进行遥对于相对比较薄弱的环节来说袁技术人员好给予特殊的关注遥渊2冤判断结构抗震承载能力遥通常情况下袁影响到抗震设计的承载能力主要包含着两个方面的内容袁第一是抗震能力袁第二是抗震需求遥这种分析法可以在获得结构某一点位移曲线的同图1周期要地震影响系数曲线时袁从整体上反应结构抗侧力程度遥在具体的抗震设计当中袁具下面我们以一个具体工程为例袁对其进行弹塑性计算分体的结构需要满足相应的承载需求遥通常情况下袁结构的承载能析袁总结Push要over设计方法遥力不达标就需要重新设计袁并且诶做好加固处理遥渊3冤建立结构局部变形与整体位移之间的关系遥结构各构件3计算实例与分析的变形导致结构顶点的变形遥根据Push要over法分析袁可求得结8建筑建材装饰2015年第6期 材料应用某高层建筑主楼地上34层袁地下2层袁高度137.5米遥地基本地震烈度为7度袁地震加速度值为0.10g袁设计地震分组第一组袁场地类别为II类袁特征周期为0.35秒渊罕遇地震时为0.40s冤遥工程抗震设防烈度为7度袁抗震设防类别为标准设防类渊丙类冤遥结构弹性分析阻尼比为0.05渊小震冤袁0.06渊中震冤袁0.07渊大震冤遥建筑立面见图2院图4结构X方向位移角曲线从罕遇地震作用下对应的性能点位置及结构位移角曲线可以看出袁结构最大的层间弹塑性位移比最大为1/338袁小于本工程的控制层间弹塑性位移角限值1/100遥图2建筑立面图结构计算分别采用中国建筑科学研究院研发的EPDA/PUSH进行袁分别对x袁y两个方向进行推覆分析袁以便考察结构在罕遇地震作用下袁弹塑性阶段的层间位移角尧结构薄弱层的位置尧塑性铰的分布的等指标遥因本文篇幅所限袁仅列出X方向推覆结果如下院图5中震下结构塑性铰分布图6大震下结构塑性铰分布4结语通过上述分析可见本工程破坏形态满足国家规范要求的抗震性能设计目标遥超高层建筑结构的受力特点是地震作用为控制因素袁要正确达到基于性能的抗震设防目标袁通过弹性阶段分析无法确切地反映出大震下结构的薄弱层和塑性铰分布遥因而用弹塑性静力分析法对结构作进一步计算是必要的遥参考文献院[1]FreemanSA,NicolettiJP,TyrrellJ,Evaluationofexistingbuildingsforseismicrisk-A,CasestudyofPugetSoundNavalShip鄄yard.In:Washington.Proc.Ofthe1stU.S.NationalConferenceonEarthquakeEngineering.Bremerton,1975渊I冤13要122[2]LawsonRS,VanceV,KrawinklerH.NonlinearStaticPushoverAnalysis-Why,whenandhow.In:Proc5thU.S.Confer鄄ence.EarthquakeEngineering,1994,283-292[3]HehnutKrawinkler,GD.P.Senervirama.ProsandconsofapushoveranalysisofseismicPerformanceevaluation[J].Engineering图3X方向推覆结果Structures,1998,20(4):452-464渊上接第7页冤5结束语4.2提高施工质量综上所述袁外墙防水材料的选用袁必须遵循饰面材料的特点袁施工单位在开展防水工程前袁应首先审核好图纸袁掌握好施还需要考虑防水材料与基层砂浆或混凝土的粘结性袁同时袁还应工图中的每个施工步骤袁严格按照施工图纸开展工作遥另外袁需要考虑防水材料与其相邻材料的匹配性等等袁综合考虑好这些因我们意识到的一点是防水工程必须由专业的防水队伍以及防水素袁就能够从很大程度上确保房屋的安全性以及耐久性遥工来开展袁以确保防水工程的质量遥在防水工程进行过程中袁施工队伍应按照施工工序进行袁接着进行施工检验袁这些程序合格后袁参考文献院方可开始作业遥[1]王莹.叶论外墙防水材料的适用性与匹配性曳.全国第十四届4.3创新防水设计防水材料技术交流大会论文集[A]袁2012渊05冤每个房屋的防水设计是各不相同的袁施工人员在施工过程中[2]曹磊.建筑防水工程质量控制与工程实践研究[D].郑州大为了切合实际需求袁需要创新防水设计袁针对不同的房屋结构袁设学袁2011渊05冤置不同的防水方案袁对一些细节以及要点内容应重点强化袁积极[3]宋明宇袁刘晓斌.雨虹外墙防水保温一体化外墙外保温系引进国外先进的设计理念袁创新本国防水设计方案遥统[J].中国建材科技袁2014渊02冤2015年第6期建筑建材装饰9