某超高层抗震性能化设计和静力弹塑性研究

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1、某超高层抗震性能化设计和静力弹塑性研究　　摘要：重庆鲁能星城六街区10#楼为B级高度剪力墙结构，高度为144.6m，且在底部楼板局部不连续。根据超限情况，依据《高层建筑混凝土结构技术规程》中结构抗震性能设计方法进行结构设计并对结构在罕遇地震下进行静力弹塑性分析。分析结果表明，结构具有合理的屈服耗能机制和塑性铰分布，能够达到预定的抗震性能目标。关键词：超限高层建筑；抗震性能目标；剪力墙结构；Pushover中图分类号：TU97文献标识码：A1工程概况6重庆鲁能星城九期六街区的10号楼为地上48层高层住宅，工程总建

2、筑面积约为3.8万m2，标准层层高均为3m，室外地面标高到大屋面高度为144.6m，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）[2]（以下简称《高规》）规定，6度区超过140m且不大于170m的剪力墙结构为B级高度钢筋混凝土高层建筑。二层平面布置图及标准层结构平面布置图如图1、图2所示。按照《高规》3.11节抗震性能设计方法进行结构设计，并进行罕遇地震下的静力弹塑性分析（对于小震下结构的弹性设计方法，《高规》3.11.3有明确规定，在此不赘述）。图1标准层结构平面布置图2结构抗震性能目标根据结构超

3、限情况，考虑到工程造价等因素，本工程的抗震性能设计目标为D，即：小震：结构在地震后完好、无损伤，一般不需修理可继续使用，人们不会因为结构损伤造成伤害，可安全出入和使用；中震：结构在地震下发生中等程度的破坏，关键构件为轻度损坏，部分竖向构件中度损坏，进入屈服，耗能构件中度损坏、部分比较严重损坏，有明显的裂缝，经过修理、适当加固后可继续使用；大震：结构在地震下发生明显损坏，关键构件中度损坏，进入屈服，有明显的裂缝，部分普通竖向构件和耗能构件产生比较严重的损坏，但整个结构不倒塌，也不发生局部倒塌，人员会受到伤害，但不

4、危及生命安全，须排险大修后才能继续使用。3弹塑性计算分析3.1计算方法选择本工程采用Push-over6方法进行结构在罕遇地震作用下薄弱层得弹塑性变形分析。中国建筑科学研究院的EPDA&PUSH软件中的静力推覆分析方法采用倒三角加载模式对建筑结构进行了弹塑性变形验算。分析目的包括：①检验结构在中震和大震下的屈服状态，②检验结构在罕遇地震作用下结构是否存在明显的薄弱层；③了解结构塑性铰形成的规律并以此优化结构布置和指导施工图设计；④评价结构在罕遇地震作用下的抗倒塌能力和结构整体抗震性能。3.2Pushover计算

5、分析静力弹塑性分析结果(a)中震X方(b)中震Y方向图2中震推覆分析(a)大震X方向(b)大震Y方向图3大震推覆分析通过Push-over静力弹塑性分析可以看出，6结构在中震性能点下的变形几乎处于弹性阶范围（X方向弹塑性层间位移角为1/694，Y方向弹塑性层间位移角为1/692），罕遇地震作用下结构的弹塑性变形满足规范要求（X方向弹塑性层间位移角为1/302，Y方向弹塑性层间位移角为1/309），结构能够达到大震不倒的性能目标。在结构达到性能点时，楼层的刚度和层间位移均无突变现象，结构不存在明显的薄弱层。在Pu

6、shover分析过程中，作用X方向推覆力时，在中震性能点对应的加载步数发现仅40~48层有个别梁端出铰，绝大部分构件基本上都处于弹性状态，随着推覆的不断深入，其他层开始出现梁铰，且一端出铰的梁塑性变形继续发展，另一端也开始出铰；达到罕遇性能点时，梁铰发展到较多楼层，剪力墙墙肢底部6层和顶部2层出现一些裂缝，有三片墙出铰。同理，作用Y方向推覆力时，在中震性能点对应的加载步数发现仅39~48层有个别梁端出铰，随着推覆的不断深入，结构构件出铰范围扩大，向上下层延伸；达到大震性能点时，梁铰发展到较多楼层，剪力墙墙肢底部

7、6层和顶部2层出现一些裂缝，有两片墙出铰。6结构在达到大震性能点的时候，结构的塑性变形状态基本上是延性耗能较好的梁铰机制，仅个别竖向构件出现塑性铰，结构的整体抗震性能优越。结构在整个推覆过程情况良好，能达到中震不屈服的性能目标，在罕遇地震作用下仍具有较稳定的抗侧推能力。4抗震性能目标的实现由中震下的推覆分析可知，绝大部分构件基本上都处于弹性状态，仅个别构梁端出铰，参与耗能。满足中震时的性能设计目标。大震下的弹塑性层间位移角满足规范要求，并有一定的安全储备，实现了大震不倒的设计目标。大部分梁的一端或两端出现了塑性

8、铰，并成为抗震耗能的第一道防线，形成了良好的耗能体系。底部加强区以上的剪力墙严格执行《高规》第7.2.17条关于B级高度结构剪力墙的相关规定，可以使整体结构的延性得到一定的提高，具有更好的抗震性能，可以较好的实现大震下保证人员生命安全的目标。5结论综上所述，本工程结构罕遇地震静力弹塑性分析结果表明，结构具有合理的屈服耗能机制和塑性铰分布，能够达到预定的性能设计目标，满足中震不坏，大震不