某超高层结构静力弹塑性分析.pdf

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1、2008年12月第5卷第4期VOL．5N0。4DEC2008某超高层结构静力弹塑性分析张琳李晶(深圳市华阳国际工程设计有限公司)I摘要】本文结合工程设计实例，在通过计算分析和结构设计满足“小震不坏、中震可修”的前提下，寻求结构在大震”作用下的性态。通过对该结构的静力弹塑性分析，介绍了弹塑性计算分析的模型和分析方法，通过控制薄弱部位弹塑性位移角和结构性能点出现前后结构性能分析，采取有针对性的加强措施来实现“大震不倒的设防目标。【关键词l超高层结构静力弹塑性分析弹塑性位移角结构性能点一2．1、POA分析目的、工程概况本工程总建筑面积约28．0万m

2、2，地面以上建筑1．通过分析结构的承载力和变形，了解结构在面积约21．0万m2，地下室建筑面积约7．0万m2。其“大震”作用下的弹塑性性能；中A座41层，总高度为178．2m；B座37层，总高度2．分析结构各部位的屈服顺序，找出结构的屈为161．8m，均设有三层地下室。其中，1层层高为服机制；14m，核心筒范围内在9．75m标高处设置局部夹层，3．找出结构“大震”作用下的屈服部位或薄弱标准层层高为4．1m。A座、B座建筑功能均为办公楼，部位。并在13层和28层为避难层，建筑面积分别为725692．2、POA评定抗震能力的条件m21．薄弱部位的

3、弹塑性位移角o。小于《高规》、65319m2。A座、B座1层夹层、标准层结构布置图及计算4．6．5条规定的限值[op】；简图如图一、图二所示。结构形式采用钢筋混凝土2．性能控制点对应的结构状态处于目标性能范框架一核心筒结构，楼盖体系采用钢筋混凝土结构，围内；■一■■框架及核心简剪力墙抗震等级均为一级。根据《高规》第S．1．13条对B级高度的高层建一一一一筑结构计算分析“宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形”的规定，结合A座设计实例，采用Midas／Gen软件进行了静力弹塑性分析(PushOverAnalysis，简称POA)。P

4、OA作为一种；匿结构抗震性能的评价方法，是计算罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形的基本方法之一，在国内外许多■●●■工程中得到了广泛的应用。二、静力弹塑性分析(POA)POA实质上是一种静力非线性分析法，是考虑构件的材料非线性特点，从经济合理、结构安全可靠的角度来考虑，允许结构次要构件达到或超过屈服极限，结构的工作状态从弹性过渡到弹塑性，通过继续加大侧推荷载，直至达到预定的“大震”作用下弹塑性层间位移限值的计算分析方法。张琳，男，华阳国际工程设计有限公司，结构部门副工程师地址：深圳市福田保税区市花路盈福大厦4楼，518038圈一1层夹层标准层靖构

5、布置圈电话：82712835，传真：82712311，邮箱：Izhang@hygi．cn2008_if-12月第5卷第4V0LlSN0．4DEC2008r口rB．YieIdSt陪n口th(+l—cP{)LS(-)lO(～．热IoI+)LS《+)cP{十)K0：lniS．V吲dStreng廿1(·)圈中I10(直萤居住极限状杏·Immediate0ccIpanqr)和Is(安全极限状态，L．fesa的)CP(坍I-防止撮鼠状杏，c0l】apse~evenfion)和E(坍曩状杏)图三塑性饺性能弹塑性骨架曲线2．5、性能控制点确定方法利用Mida

6、s／Gen软件提供的Procedure．A方法，是ATC．40中提供的基本方法。首先将能力谱中斜率为初始刚度的切线和阻尼比为5％的弹性设计响应谱的交点作为初始的性能点。然后确定初始性能5‘sIlII．I8。v-蓉∞点位置的等效阻尼，求得使用有效阻尼系数的非线性设计响应谱，再重新计算交叉点作为性能点。重复上述过程，直到在使用有效阻尼系数的非线性设图二计算简圈计响应谱和能力谱的的交点位置上位移响应和加3．结构部分构件达到屈服后，结构仍未形成机速度响应的变化量在误差范围内，将此时的交点视动体系。为性能点。采用ProcedureA方法确定性能点的方2

7、．3、POA计算分析的控制方法法见图四。MIDAS／Gen中提供两种POA分析方法，即基于荷载增分的荷载控制法和基于目标位移的位移控制法，本工程采用位移控制法。基于性能的抗震设计，大部分是先确定可能发生最大位移的节点和位移方向后给定该节点设定目标位移的设计方法，设计中定义顶层核心筒外墙交点平动位移作为主节点控制的目标位移，目标位移值取2m，然后逐渐增加荷载直到达到目标位移。图四性能点的确定2．4、POA计算分析的塑性铰特性值定经POA分析后得到的性能控制点，需要对以下义和加载方式三个方面进行评价：采用美国Fema．237和Atc．40建议的弹

8、塑性骨1．层间位移，是否满足《高规》规定的弹塑性架曲线(见图三)，对框架梁两端设置弯矩铰(M层间位移限值。铰1、柱和剪力墙两端设置轴力弯矩铰(PMM铰)和2．层问位