罕遇地震作用下弹塑性变形验算
罕遇地震下半圆形大底盘双塔楼动力弹塑性时程分析
楼为 办公 楼 ， ２ 层 （ 一二 十九层 ）平面呈 扇形 ， 共 ４ 六 ， 首层 为设备 层 ， 层 高为 ２ ｍ， 为核 心筒体构成 的电梯设 备间 ， ． 顶层 ２ 层高 为 ３５ 其余层 高 ． ｍ， 均为 ３ ｍ； 号塔 楼为酒 店 ， ２ （ ～二 十七层 ）平 面也呈 扇形 ， ． ２ ５ 共 ２层 六 ，
层高 同 １ 号塔 ， 塔楼 的标 准层平面 布置 如图 ２ 所示 。 结构沿径 向从 内向 外 的柱间距 为 ７５ ６ ｍ ７０ ． ｍ、． 、． ６ ｍ。此 半圆形大底 盘双塔楼 结构属 于丙类 建筑 ， 建筑 场地级 别为 Ⅲ类 ， 计地 震分组 为第一 组 ， 设 抗震设 防烈度为 ７５ （ ． ｇ 。 ． 度 Ｏ１ ） ５
科技信息．
高校理科研 究
兰州交通大学土木工程学院 李 伟 赵建昌
［ 摘 要 ］ 文简要介绍 了动 力弹塑性 时程 分析 的基本原理 ， 本 并针 对一半 圆形大底盘 双塔楼 进行 了罕遇 地震下动 力弹塑性时程分析 评估此 结构在 罕遏地震作 用下的抗震性能 ， 对其抗震设 计提 出建议 。 ［ 关键 词 ］ 圆形大底盘双塔楼 动力弹塑性 时程分析 Ｅ Ｄ 半 Ｐ Ａ 罕遇 地震
【） ）（ —— 分别为振 动体系 中各 质点 的水平 位移 、速度和加 ｕ、 、 ｝
速度 向量 ：
弹塑性墙单元来模拟剪力墙。钢筋本构关系采用双线性模型其初始弹
性 模量 为 ２ ５ ８ＮＩ， 性刚 度为初 始 刚度 的 １ ０ ； ． １ ｋ ，２塑 ０ｘ０ ｎ Ｉ ０ 混凝 ±采用 １ 三线 性本 构关 系模 型 泊松 比为 ０ 。结 构 振 动方 程 中 的阻尼 为 瑞利 ． ２ ａ１ 阻尼 ， 构阻尼 比为 ０ ５ ｙｉ ｅ 结 ．。 ０
抗震分析中的两阶段设计法
武汉理工大学
两阶段设计法概念：
第一阶段设计：按多遇地震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算构件截面抗争承载力，以及多遇地震作用下验算结构的弹性变形；
第二阶段设计：按罕遇地震作用下验算结构的弹塑性变形。
一截面抗震验算
主要用于多遇地震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算构件截面抗震承载力。
二抗震变形验算
(一)多遇地震作用下结构抗震变形验算
1.楼层内最大弹性层间位移角，及弹性层间位移角限值[θe]
结构类型[θe] 结构类型[θe] 钢筋混凝土框架1/550 钢筋混凝土框支层1/1000 钢筋混凝土框架-抗震墙、扳柱-抗震墙、框架核心筒1/800 多、高层钢结构1/250 钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/1000
(二)罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算
1.确定结果薄弱层的位置
2.弹塑性层间位移角限值[θp]
附层间位移角的计算公司[θ]=D u/h
结构类型[θp] 结构类型[θp] 单层钢筋混凝土柱排架1/30 钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架核
1/100
心筒
钢筋混凝土框架1/50 钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/120 底部框架砌体房屋中的框架-抗震墙1/100 多、高层钢结构1/50。
第四弹塑性变形验算剖析
如果任意某层
a(i) 0.8 则认为沿高度分布是不均匀的。
薄弱楼层弹塑性层间位移的计算：
u p p ue
其中
ue
(i)
Ve (i) ki
u p ---弹塑性层间位移；
ue ---层间弹性位移；
Ve (i) ---楼层i的弹性地震剪力；
p ---弹塑性层间位移增大系数，当薄弱层的屈服强度系数不小于相邻
对于排架柱 y M y / M e
M-y--按实际配筋面积和、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力； M-e--按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩。
对于多层和高层建筑结构 y Vy / Ve
y ---楼层屈服强度系数； V y ---按构件实际配筋面积和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力；
钢结构
M by f ykWP
上、下柱的柱端弯矩为：
M c1
ic1 ic1 ic 2
M by
M c2
ic 2 ic1 ic 2
M by
3）混合型节点
上、下柱的柱端弯矩为： M c2 M cy
M c1
M by M c 2
薄弱楼层的位置：
a.楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，可取底层：
各楼层弹性地震剪力为
Ve (4) F4 484 kN
Ve (3) Ve (4) F3 1004 kN
Ve (2) Ve (3) F2 1365 kN Ve (1) Ve (2) F1 1589 kN
例：4层钢筋混凝土框架，梁截面250mm × 600mm，柱450mm×450mm，为
b.楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，可取该系数最小的楼层 和相对较小的楼层，一般不超过2-3处；
地震作用和结构抗震设计要点4
多、高层钢结构
位移角限值 1/30 1/50 1/100
1/100
1/120 1/50
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（3)结构薄弱层（部位）的确定
结构薄弱层，是指在强烈地震作用下，结构首先发生屈服并产 生较大弹塑性变形的部位。对于多层和高层房屋，《抗震规范》 是用楼层屈服强度系数大小及其沿房屋高度分布情况来判断结构 薄弱层位置的。
结构形式 混凝土框架结构 框架—剪力墙结构、板柱-剪力 墙结构、框架-核心筒结构 筒体结构、剪力墙结构
混凝土框支层 多、高层钢结构
[θe] 1/550 1/800
1/1000 1/1000 1/250
[θp] 1/50 1/100
1/120 1/120 1/50
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我可以进行抗震设计了吗~~？？
抗震设计流程图
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结构薄弱层（部位）的位置按下列情况确定：
1) 楼层屈服强度系数沿房屋高度分布均匀的结构，可取底层；
2) 楼层屈服强度系数沿房屋高度分布不均匀的结构，可取该系 数最小的楼层（部位）和相对较小的楼层，一般不超过2-3 处；
3) 单层厂房，可取上柱。
楼层屈服强度沿高度分布均匀的结构是指薄弱层（部位）的屈 服强度系数不小于相邻层（部位）该系数平均值的0.8，即：
《抗震规范》还规定了下列结构宜进行弹塑性变形验算： 沿高度范围且属于竖向不规则类型的高层建筑结构； 7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结 构； 板柱-抗震墙结构和底部框架砖房； 高度不大于150米的钢结构。
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（2)弹塑性层间位移计算公式：
式中：
up pue
Δup——弹塑性层间位移；
建筑结构抗震计算题及例题答案
《建筑结构抗震》（清华大学出版社）计算题及例题解答1.某两层房屋计算简图如图1所示。
已知楼层集中质量为1100t m =，250t m =，每层层高均为h ，楼板平面内刚度无限大，沿某抗震主轴方向的层间剪切刚度为120000kN m k =，210000kN m k =。
求该结构体系在该抗震主轴方向的自振周期、振型和振型参与系数。
图1 动力模型计算简图【解】1m 100t =，2m 50t =，m /kN 20000k 1=，m /kN 10000k 2=（1）自振圆频率⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-±++=ω）（2212112222112212122,1m k 2m k k 2m k m k m k m k m k k 21⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯++⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛-±++=）（50100002100100002000021001000050100001002000050100001001000020000212）（30020030021±+==100400⎧⎨⎩ s /rad 101=ω∴，s /rad 202=ω∴（2）自振周期628.01014.322T 11=⨯=ωπ=314.02014.322T 22=⨯=ωπ=（3）振型第一主振型：210000101001000020000k m k k X X 22211211112=⨯-+=ω-+=第二主振型：110000201001000020000k m k k X X 22221212122=⨯-+=ω-+=（4）振型参与系数3225011002501100X m X m X m X m Xm Xm 222122211112211121i 21ji21i 1ii1=⨯+⨯⨯+⨯=++==γ∑∑== 3115011001501100X m X m X m X m Xm X m 222222221122221121i 22ii21i 2ii2=-⨯+⨯-⨯+⨯=++==γ∑∑==）（）（2. 某三层钢筋混凝土框架，如图2和图3所示。
常规岛主厂房在SL-2地震作用下弹塑性变形验算的简化计算方法
常规岛主厂房在SL-2地震作用下弹塑性变形验算的简化计算方法摘要：根据《建筑抗震设计规范》规定的弹塑性变形简化计算方法，采用国标罕遇反应谱包络极限安全地震SL-2反应谱，用计算程序PKPM进行核电常规岛主厂房在SL-2地震作用下的弹塑性变形验算。
关键词：核电常规岛主厂房；极限安全地震；弹塑性变形验算；概述核电工程的常规岛主厂房，是核安全无关物项（抗震Ⅲ类物项），但它往往与核安全有关的重要物项（抗震Ⅰ类物项）相邻。
为了确保抗震Ⅰ类物项的安全，一般保证在极限安全地震SL-2作用下，常规岛主厂房能够保持结构的完整性（不倒塌）。
本文提出并论述说明对于常规岛主厂房，利用民用规范的抗震计算方法和计算程序进行在SL-2地震作用下结构完整性的简单校核计算方法。
常规民用工程与核电厂的抗震设计要求2.1常规民用工程的抗震要求《建筑抗震设计规范》是以“三个水准”为抗震设防目标的，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
在设计中采用两阶段设计实现上述的设防目标，即：第一阶段设计是承载力验算、第二阶段设计是弹塑性变形验算。
2.2核电厂的抗震设计要求在HAD102/02《核电厂抗震设计与鉴定》中规定，与核安全有关的重要物项要考虑：SL-1（运行安全地震）和SL-2（极限安全地震）。
在SL-1地震水平下，与核安全有关的重要物项应保持正常运行状态，要求结构处于弹性范围。
在SL-2地震水平下，对于与核安全有关的重要物项而言，验收准则要比SL-1时有所降低，一般允许进入弹塑性范围。
2.3常规民用工程与核电厂的抗震设计要求对比（1）二者的所考虑的地震水平的超越概率不同。
例如根据《建筑抗震设叶规范》，当抗震设防烈度为8度时所对应的设计基本地震加速度值为0.2g，此值与SL-2地震峰值加速度0.2g的含义是不同的，前者对应的是475年一遇的地震，而后者对应的是10000年一遇的地震。
（2）《建筑抗震设计规范》和核电厂所使用的设计反应谱不同。
复杂高层建筑弹塑性动力分析
复杂高层建筑弹塑性动力分析作者：金诺来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：我国是一个多地震的国家，强震分布十分广泛。
通过对复杂高层建筑结构弹塑性动力分析方法的介绍，并结合工程实例，说明工程常用软件PKPM、ANSYS对复杂高层建筑进行弹塑性动力分析的可行性和必要性。
关键词：复杂高层建筑； PKPM工程软件；ANSYS工程软件；弹塑性地震反应分析中图分类号：TU97 文献标识码：A随着体型复杂、不规则的高层建筑大量出现，研究复杂体型高层建筑在地震作用下的反应，不仅可以促进结构理论的发展，而且可以丰富建筑创作的领域。
一、复杂高层建筑结构弹塑性动力分析方法（一）、地震时高层建筑结构弹塑性分析结构在强烈地震作用下，结构就会进入弹塑性阶段，结构刚度就会产生变化，塑性内力出现重分布。
对高层建筑结构的弹塑性变形计算和研究，进行结构的弹塑性分析非常有必要。
1、弹塑性结构分析方法分类目前，结构的弹塑性分析主要分为弹塑性静力分析和弹塑性动力分析两大类。
弹塑性动力分析是在计算大震作用下，采用动力时程分析法对结构反应特性进行的弹塑性分析，即作为弹塑性振动系统，将建筑物地面地震加速度记录直接输入，直接积分运动方程，从而获得系统各质点的速度、位移、结构构件地震剪力和加速度的时程变化曲线。
时程分析法考虑了结构的动力特性即加速度有效峰值、动频谱特性和有效持续时间三要素，因而在强烈地震作用下该方法完整地反映出结构反应的全过程状况，有利于快速寻找结构抗震的薄弱环节。
2、弹塑性梁单元建立梁元的局部坐标系如图1所示，假定梁的任一截面在变形后仍然保持为平面，且始终保持与中性轴垂直，所以，位移是y、z的一次函数。
位移沿x轴采用三次Hermit插值。
位移模式的变化主要体现在中轴线的位移，对于一般的杆件，中轴线的位移模式：图1 梁单元坐标系令u，v，w分别表示单元任意一点沿x，y，z轴的位移，则一般杆单元中都忽略了y和z方向的正应力和剪应力，只考虑x方向的正应力，使问题由三维降为一维问题。
建筑结构在罕遇地震下弹塑性变形验算的讨论
建筑结构在罕遇地震下弹塑性变形验算的讨论
随着社会的发展，建筑结构在罕遇地震下弹塑性变形验算已经成为一个重要的研究课题。
弹塑性变形验算是指在罕遇地震作用下，建筑结构的变形量超过其弹性变形量，而进入塑性变形阶段的验算。
首先，在弹塑性变形验算中，需要考虑建筑结构的结构特性，包括结构的类型、材料的性质、结构的组成等。
其次，需要考虑地震作用下的力学特性，包括地震波的频率、振幅、持续时间等。
最后，需要考虑建筑结构的变形特性，包括建筑结构的弹性变形量、塑性变形量、变形率等。
此外，弹塑性变形验算还需要考虑建筑结构的抗震性能，包括抗震性能的指标、抗震性能的等级、抗震性能的改善措施等。
此外，还需要考虑建筑结构的抗震设计，包括抗震设计的原则、抗震设计的方法、抗震设计的技术要求等。
总之，弹塑性变形验算是一项复杂的工作，需要考虑建筑结构的结构特性、地震作用下的力学特性、建筑结构的变形特性、建筑结构的抗震性能以及建筑结构的抗震设计等多方面的因素。
只有全面考虑这些因素，才能确保建筑结构在罕遇地震下能够安全可靠地变形。