浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤
超限高层结构的抗震设计探析

超限高层结构的抗震设计探析一、结构设计该酒店主楼平面呈S形,标准层中间轴向长度约124.1m,在主楼中部凸出的楼电梯井边设置一道抗震缝,将主楼切分为两个独立的振动体系,地下室顶板结构连成一体,地下室顶板(±0.000处)作为裙楼及主楼的嵌固端,结构布置时保证地下室的楼层侧向刚度大于相邻上一层侧向刚度的2.0倍,满足规范嵌固条件的要求。
本文以主楼抗震缝左侧的结构为例进行抗震设计的介绍。
本工程设有一层地下室,底板结构面标高-5.400m,主楼及裙房基础采用桩承台+防水板的型式,桩端持力层为⑧层(中砂层),均按抗压桩设计,有效桩长约14m左右。
单桩竖向承载力特征值在桩基全面施工之前通过试桩确定。
地下室底板、外墙、顶板有覆土部分均采用结构自防水+建筑外防水做法,采用C35防水密实性混凝土,抗渗等级为P6。
根据建设部第111号令及《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》,对本工程的各项指标检查如下:(1)建筑高度,主屋面标高43.5m,室内外高差0.3m,建筑高度小于100m,属于A级高度钢筋混凝土框架剪力墙结构。
(2)长宽比,建筑标准层宽度B=10.7m(计算至主要抗侧力竖向构件边缘),建筑长度(沿弧向取中间3-F轴的轴向长度)L=61.2m,L/B=61.2/10.7=5.7<6.0,满足规范高层建筑结构长宽比的要求。
(3)平面凹进或凸出,标准层电梯井处,凸出尺寸L1为9.4m,标准层相应方向结构投影尺寸Bmax=20.1m,L1/Bmax=46.8%>30%,且大于40%,属平面凸出特别不规则。
(4)上部楼层竖向收进,在四层楼面(18.300m标高,18.3/43.5=42%>20%)处,裙房局部收进后的水平尺寸为10.7m,相邻下一层水平尺寸为17.5m,10.7/17.5=61%,小于75%,且小于65%,属竖向局部收进特别不规则。
(5)在偶然偏心影响下,楼层的最大弹性层间位移大于该楼层层间位移平均值的1.2倍。
弹塑性分析在超高层建筑结构设计中的应用探讨

弹塑性分析在超高层建筑结构设计中的应用探讨摘要:在当今社会,随着社会经济的发展,建筑行业也在不断发展,并且所建设的楼层也越来越高,其中超高层建筑结构设计能够为人们提供舒适的生活环境,然而,由于超高层建筑的楼层较高,因此在对其进行设计时,对地震防御的设计显得尤为重要。
对于超高层建筑结构设计中的抗震设计而言,具体可以是静力弹塑性分析法,这种方法不仅能够关注到超高层建筑结构的抗震性,而且也能够关注到超高层建筑质量但由于我国对弹塑性分析还存在一些问题,因此,使得弹塑性分析的作用不能充分发挥。
本文则是根据谭弹塑性分析,在超高层建筑结构设计中的应用所进行的探讨,希望能够有效促进超高层建筑结构设计的发展。
关键词:弹塑性分析;超高层建筑结构;应用探讨随着社会经济的发展,城镇化水平在不断提高,因此,城市能够建设的空间也在不断减少,面对这一现象,城市在进行建设时会选择超高层建筑,这样不仅能够扩大人们的生存空间,而且也能够有效缓解土地问题。
然而,在对超高层建筑进行建设时,也存在一些问题,其中最主要的问题就是建筑结构的稳定性。
在进行建设时,不仅要保证施工技术等资源的应用质量,而且也要促进施工与设计环节的契合性,进而解决在建筑过程中所遇到的问题。
一、提升超高层建筑结构设计稳定性的重要性随着社会经济的发展,城镇化水平的发展,城市建设逐渐向超高层建筑结构设计发展。
而建筑超高层发展能够有效缓解中低层建筑的密集拥堵问题。
这也在一定程度上对建筑结构的稳定性提出了更高的要求。
如果建筑结构无法保证稳定性,那么在后期就可能会对人们的生命财产安全造成影响。
为了能够有效保证建筑结构的稳定性,施工人员可以采用弹塑性分析技术,这样不仅能够对施工技术和材料的使用进行优化,而且也能够有效促进超高层结构建设稳定性的提高。
另外,在具体的建设过程中,工作人员也要对地震灾害所产生的影响进行重视,并把其考虑到建设中,进而促进超高层建筑结构稳定性的提升。
二、弹塑性分析技术概述弹塑性分析技术从本质上来讲就是从建筑结构变化角度展开分析,通过对建筑结构施加外在应力,进而判断建筑结构是否具有稳定性。
超高层建筑结构与弹塑性动力时程分析法

超高层建筑结构与弹塑性动力时程分析法一、前言随着经济的不断发展,城市内部的建筑物高度不断被刷新,各种高层建筑以及超高层建筑被不断的建设,对于这类建筑结构不能进行简单的叠加计算,需要依靠具有科学性的计算方法进行分析。
现如今常用的分析法是弹塑性动力时程分析法,这种分析法具有较高的精确度和准确度,可以对建筑结构进行定性分析,同时可以更好地反应地震对建筑物的影响。
二、工程概况某大型建筑地下2 层,地上33层,总建筑面积约为30 万m。
本工程±0.00 以下由裙房连为整体,±0.00 以上依据层数、高度、结构体系的不同共分为3 个单体,A 座,D 座与商业裙房构成大底盘单塔结构, B 座,C 座与商业裙房构成大底盘双塔结构。
本文论述仅针对B 座,C 座。
建筑结构设计使用年限:50 年;建筑结构安全等级:二级,对应结构重要性系数为1.0;抗震设防类别:根据规范GB50223—2008,本工程商业部分属人流密集的大型多层商场,抗震设防类别为重点设防类(乙)类建筑,写字楼部分抗震设防类别为标准设防类(丙)类建筑;抗震设防烈度为8 度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.20g;建筑场地类别:Ⅲ类;场地特征周期:0.45。
三、弹塑性动力、静力分析力学模型1.层模型它是把结构按层静力等效成质量弹簧串,然后再进行弹塑性动力反应分析。
层模型只能通过时程分析找到薄弱层,不能找到具体的薄弱杆件。
层模型动力时程分析计算由两部分组成,前一部分是层静力特性计算,这部分实际上就是一个小型的计算程序,采用增量法和能量法相结合,逐层计算结构的层间全曲线,并拟合成恢复力骨架曲线,并用三个点来简化描述该骨架曲线,即三线型骨架曲线,以此作为层刚度变化的控制点;后一部分是动力时程响应计算,基于集中质量、串联弹簧模型描述的层模型,采用Wilson—θ法计算结構的动力响应。
2.平面模型平面模型针对的是结构的一个局部——“榀”,对一榀框架进行时程分析,直接找出薄弱的杆件。
高层建筑结构抗震超限设计分析

高层建筑结构抗震超限设计分析随着建筑行业的发展和社会的需要,越来越多的高层建筑投入使用。
但是高层建筑很容易受到自然灾害的影响,尤其是地震灾害。
因此人们必须加强高层建筑的抗震性,对建筑结构设计的时候进行全方面的考虑,充分提高高层建筑结构的稳定性。
本文从高层建筑结构抗震超限设计概念及其要点出发,提出了加强抗震超限设计的有效措施,希望能够促进我国高层建筑的进一步发展。
标签:高层建筑;结构设计;超限抗震地震灾害对于高层建筑具有很大的破坏性。
随着城市高层建筑数量的增多,人们逐渐提升了对于建筑结构抗震设计的重视程度。
只有做好高层建筑的抗震设计,才能保证建筑的安全性与稳定性,进而保障居民的人身安全以及财产安全。
高层建筑的结构抗震设计是一个长期的设计过程,而且涉及到的各项内容比较繁复,在设计的过程中一旦出现问题就会影响后续的各项操作。
因此设计人员在具体设计过程中需要根据建筑结构的质量控制标准,全方面考虑各种影响因素,保证建筑结构的稳定性,提升建筑的抗震性能。
同时设计人员还应加强建筑结构的整体布局设计,根据现场实际情况来提升建筑的稳定性,保障社会和人民的生命财产安全。
1 高层建筑结构抗震超限设计概述高层建筑结构抗震超限设计不仅需要保证建筑的稳定性和安全性,也要符合人们的实际生活需要。
在进行抗震结构设计的时候,设计人员需要考虑多方面内容。
相关设计人员需要充分了解抗震结构和建筑材料性能,遵循一定的原则来采取有效措施,保证抗震设计的合理性。
首先,设计人员在建筑物抗震设计中要保证结构的整体性,保证能够使建筑物整体的抗震效果最大限度地得以保留。
其次建筑结构的刚度必须满足抗震的相关要求。
如果建筑物的刚度与相关要求不相符,那么将无法避免地震给建筑物带来的严重损害。
建筑结构的设计人员需要针对建筑物的刚度采取有效措施,对结构产生的变形现象进行有效控制,提高高层建筑的稳定性。
2 高层建筑结构抗震超限设计要点分析高层建筑结构超限设计需要考虑结构的稳定性,使建筑具有较大的承载力,最大限度内减少地震给高层建筑带来的损害,从而确保建筑结构的安全性。
浅谈超高层结构的抗震和超限设计

浅谈超高层结构的抗震和超限设计超高层建筑是指高度超过300米,同时包含超过80层的建筑物。
这些建筑不仅高度超出常规建筑,其建筑结构也需要考虑超越常规的设计要求,如抗震和超限设计。
本文将从这两个方面浅谈超高层结构的设计和特点。
一、超高层结构的抗震设计超高层结构的抗震设计是其中最重要的一环。
这是因为超高层建筑的高度和体积比通常的建筑要大得多。
因此,它们受到外部地震和内部荷载的影响更大。
此外,由于建筑结构和搭载设备的复杂性,超高层建筑的构造更为复杂,难度也更大。
因此,超高层建筑的抗震设计需要考虑以下三个方面:1.地震参数的分析和确定地震参数是指地震发生时可能产生的各种力和荷载。
抗震设计需要对这些参数进行详细的分析和确定。
这包括地震的等级和其穿透力,建筑物的动态反应和结构体系的耐震设计等。
抗震设计需要对建筑整体进行考虑,包括立面、地基和结构布局等。
2.结构体系的设计结构体系是指建筑的骨架。
超高层建筑需要采用抗震设计,从而确保其在地震发生时不会倒塌。
这需要使用更复杂的结构体系,以承受更大的荷载。
超高层建筑的钢结构和混凝土结构通常是采用混合结构,以提高其抗震能力。
3.建筑材料的质量和使用超高层建筑的建筑材料要求更高的品质,以提高其抗震能力。
建筑材料必须能够应对各种环境和气候的挑战,同时也要符合建筑材料的性能标准。
建筑材料的选择应该基于建筑物的结构体系和受力情况,以确保其能承受地震和其他荷载。
二、超高层结构的超限设计超高层建筑的设计也需要考虑超限设计。
这是指建筑组件和结构的超出正常范围的设计。
超限设计在保证安全的同时也增加了建筑的复杂度。
超高层建筑的超限设计包括以下几个方面:1.结构强度结构强度是保证超高层建筑整体结构稳定的重要因素之一。
超高层建筑的结构强度需要符合超出正常水平的设计要求。
这包括弯曲、扭转和拉伸等不同方向的测量,以及不同角度和形状的标准。
2.动态反应超高层建筑对地层和动态反应的要求更高。
特别是在突发事件或重大地震发生时,超高层建筑必须考虑其动态反应。
超限高层抗震分析

主 体 为混 合框 架 +混凝 土 核心 简 ,基础 筏 板厚 度 35 , . 采用 桩 端 后 压浆 灌 注 桩 , 效 桩 长 为 6 . , m 有 O 8I 桩 n 径 为 0 9m . ,单 桩 竖 向抗 压 承 载 力 特 征 值 为 72 0k 。 0 N 核 心筒 外 围剪力 墙 厚度 为 10 0 0 m 逐 步 递减 ; 5  ̄5 0m , 核 心 筒 内部 剪 力墙 厚 度 为 3 0 4 0m 。钢 管混 凝土 框 架 0 、 0 m 柱 从 15 0 m递 减 到 8 0 m 0 m 0 ;外 围型钢 混凝 土框 架 m 梁 尺 寸 为 5 0i 5 m 内型 钢 混 凝 土 框 架 梁 尺 寸 0 t X7 0m ; n o
核心筒 外 围墙体
弹性
抗 剪弹 性 , 抗 允许局 部抗弯 屈服, 弯不屈服 不允许斜截面剪切 脆性破坏 , 控制剪压
比< O 1 .5
核心筒内 墙体
弹性
允许抗弯屈服 , 抗 剪不屈服 部分允许屈服 破坏
天 建 科 津 设 技I9 1
建筑工程 C n t c o a n ier g 察 o sr t n l gn ei ui E n
续表 2
地 震 烈度 多 遇 烈 度 设 防 烈 度 罕 遇 烈 度
21 N. O 0 2 2
件 的作用 。总体满 足 抗震 性 能设计 目标 的要求 。
5 罕 遇地 震 作 用 下 动 力 弹 塑 性 分 析
采用 AAU B Q S软 件 进 行 罕 遇 地 震 作 用 下 结 构 动 力 弹塑 性 时程 分析 。
筒 , 超 限 高层 建筑 。针 对 结构 高度 超 限 , 用 ST EM DS对 结 构进 行 弹 性抗 属 采 AW 、IA 震分 析 , 充 动 力 弹 性 时程 分 析 和 罕 遇 地 震 下 弹 塑 性 分 析 , 宏 观 上把 握 结 补 在 构 的薄弱部位 , 有针对采取加强措施 。多软件 、 多模型计算结构表明, 结构的工 作 状 态和性 能均能 达到设 计 的预 期性 能 目标和 规 范要 求 。
超限高层建筑抗震设计

超限高层建筑抗震设计浅析摘要:随着社会的发展,超限高层建筑越来越多,建筑结构抗震设计要求也越来越高,这对建筑结构设计者提出了较高要求。
为此,笔者总结了当前超限高层的设计方法以及超限高层的抗震设计审查,可供相关专业技术人员参考。
关键词:超限高层建筑、抗震设计、超限审查中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:随着国民经济发展,高层建筑除了满足建筑使用功能的要求,对建筑个性化的体现越来越重视,使高层建筑的平面、立面均极其特殊,各种新的复杂体形结构(如连体结构、主裙楼整体连接结构、大底盘多塔楼结构、立面多次收进退层结构及大悬挑结构等)、复杂结构体系(如各种类型的结构转换层、多重组合结构和巨型结构等)出现。
1超限高层的设计方法复杂结构设计分析,采用多个相应恰当的、合适的力学模型进行抗震验算分析,不是用所谓截然不同的、不合理的模型进行比较分析。
“抗规”要求的不同力学模型,还应属于不同的计算分析程序。
分析结果具体体现在:结构与结构构件在地震作用下,抵抗地震作用的承载力具有客观存在性,在相应设计阶段主要振动周期、振型和地震作用最大受剪承载力(底部总剪力 v0)应出入不大。
整体结构应进行弹性时程分析补充计算(应注意地震波采集须符合规范要求);宜按弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算;受力复杂的结构构件,宜按应力分析结果校核配筋设计。
超限高层根据结构抗震性能设计,选择性能目标控制,选定性能设计指标。
第一性能水准的结构应满足弹性设计要求(多遇地震),结构的层间位移、结构构件的承载力及结构整体稳定等均应满足规范规定;按设防烈度(中震)的结构,构件承载力在不计入风荷载作用、不考虑与抗震等级要求相关的内力增大系数时需要满足弹性设计和抗震承载力要求。
第二性能水准的结构,在中震或预估罕遇地震作用下,与第一性能水准的结构的差别是,框架梁、连梁等耗能构件正截面承载力只需要满足“屈服承载力”设计,即采用构件材料标准值和重力、地震作用组合标准值工况下的验算。
超高层结构设计中弹塑性法的分析与应用

超高层结构设计中弹塑性法的分析与应用摘要:随着经济的发展,现代建筑楼层数越来越大,如何保障超高层建筑的可靠性和安全性,是相关的工作人员需要进行探讨、研究的一项重要课题。
本文将对弹塑性法进行说明分析,并将该方法应用到超高层建筑的结构设计中。
关键词:弹塑性法;超高层随着经济的快速发展,现代建筑楼层数越来越大,对于这些超高层建筑结构的可靠性、安全性的保障,成为了相关工作人员需要进行研究的主要课题之一。
下面针对该问题,对弹塑性方法进行详细的介绍、研究,并将其应用到超高层建筑的结构设计中。
一、弹塑性分析方法概述弹塑性分析方法包括:静力弹塑性分析法、弹塑性动力时程分析法。
下面将对这两种方法进行详细的介绍。
首先,静力弹塑性分析法一般指静力推覆分析方法。
该分析方法根据结构实际情况,施加给建筑结构侧向力,且逐渐将该力的大小加大,使得结构经历一系列的过程,比如屈服、结构控制位移、裂开、弹性等,以便结构实现预期目标位移,或者成为机构,达到掌握建筑结构在地震的影响下的各种状况,如将发生的破坏机制、薄弱部位、变形与内力特性、塑性绞发生的次序、部位,以更好地判断建筑结构能否承受地震的作用。
其次,20世纪60年代逐渐形成了弹塑性动力时程分析法。
该方法主要研究的是超高层建筑的工程抗震以及抗震分析。
到20世纪80年代,该方法仍然是大部分的国家在抗震设计规范分析方面所使用的方法。
时程分析法属于动力分析方法,是其中的一种形式。
该分析法主要求解结构物的运动微分方程,利用时程分析可以掌握到各个时间点各个质点的加速度动力反应、移动速度和位移等,以计算出结构内力、变形的时程变化情况。
因为存在较大的输入输出的数据量,且较复杂,导致了在一段时间内时程分析法无法开展。
随着快速发展的计算机技术,时程分析方法取得了发展空间。
二、静力弹塑性分析法的分析应用实施静力弹塑性分析法需要进行的步骤如下所示:步骤一:准备工作。
具体包括:建立构件、结构的模型,如确定恢复力模型、物理常数、几何尺寸等;计算承载力;计算荷载等;步骤二:计算各种参数值。
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浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤摘要:随着城市超高层建筑越来越多,超高层建筑结构的超限审查也越来越严格,因此结构超限计算和分析也显得尤为重要,超限计算包括弹性计算、弹性时程分析、等效弹性分析、静力弹塑性和动力弹塑性分析,本文仅针对过程和方法较为复杂的动力弹塑性分析方法和步骤作简单介绍。
关键词:超限性能目标罕遇地震地震波动力弹塑性分析结构损伤1概述本文以武汉某超高层住宅楼为例,简要介绍超限高层结构的动力弹塑性方法和步骤。
2工程概况武汉某超高层住宅楼,结构高度为166.6m,为B级高度,地上55层,地下3层。
结构标准层长约48m,等效宽度约18.7m,高宽比约9.1;采用混凝土剪力墙结构型式。
按《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)及武城建[2016]5号、[2016]154号文规定,本楼栋抗震设防类别为标准设防类。
剪力墙、框架梁及连梁抗震等级均为二级。
本楼栋建筑结构安全等级为二级,结构设计使用年限为50年。
根据《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》),本地区设计抗震设防烈度为6度,场地类别为Ⅱ类,基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为一组;按《中国地震动参数区划图》相关规定,多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的地震加速度的最大值分别为17cm/s2、50cm/s2、115cm/s2,水平地震影响系数最大值αmax分别为0.0417、0.125、0.2875,特征周期分别为0.35、0.35、0.4.3结构超限情况及解决方案3.1结构超限情况根据国家《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》中的相关规定,本项目为钢筋混凝土剪力墙,超限高度限值为140m,因此高度超限,无其他超限项;需要进行抗震超限审查。
3.2抗震性能目标根据《高规》第3.11节及条文说明,本项目可选用结构抗震性能目标为D级,具体如下:规范抗震概念:小震不坏、中震可修、大震不倒;性能水准为1、4、5;性能目标:关键构件(底部加强区、楼梯间及端山墙通高剪力墙):在小震作用下无损坏、弹性;中震作用下轻度损坏、抗震承载力满足不屈服;大震作用下中度损坏、抗震承载力宜满足不屈服。
普通竖向构件(关键构件以外的剪力墙):在小震作用下无损坏、弹性;中震作用下部分构件中度损坏,部分构件允许进入屈服,但应满足抗剪截面要求;大震作用下部分构件比较严重损坏,较多构件允许进入屈服,同一楼层的竖向构件不宜全部屈服,应满足抗剪截面要求。
耗能构件(连梁,框架梁):在小震作用下无损坏、弹性;中震作用下中度损坏,部分比较严重损坏,大部分构件允许进入屈服;大震作用下比较严重损坏,大部分构件允许进入屈服,部分发生严重破坏。
层间位移角限值:小震1/858,中震1/286(3倍弹性变形限值),大震1/133(0.9倍塑性变形限值)。
3.3分析方法为了达到性能目标的要求,主体结构采用多程序进行弹性、等效弹性和动力弹塑性分析。
因弹性和等效弹性的分析方法和步骤与常规项目小震弹性计算方法比较类似,故此处不作介绍,本文仅针对动力弹塑性分析方法和步骤进行阐述。
本项目的动力弹塑性时程分析采用MIDAS Building计算软件,分析结构在罕遇地震下的变形、构件塑性发展、分布情况,验证大震不倒的整体目标和各类构件的大震性能水准。
4罕遇地震动力弹塑性时程分析4.1分析的原因及目的根据《高规》第3.11节规定,第5性能水准的结构应进行弹塑性计算分析,本工程为B级高度高层建筑,高度超限,采用动力弹塑性分析方法对结构进行罕遇地震作用下的计算分析。
在大震作用下,根据结构计算变形,对以下两个方面进行评价:⑴层间位移角:是否满足抗震规范规定的弹塑性层间位移角限值;⑵构件损伤:根据结构构件塑性铰状态和应变等级,判定结构薄弱位置。
根据塑性区所处的状态,检验结构构件是否满足大震作用性能水准的要求。
4.2结构抗震性能评价方法根据《建规》要求,罕遇地震作用下,按以下条件控制结构位移:⑴结构的最终状态仍然竖立不倒;⑵结构层间位移角≤1/133。
4.3地震波的选用本工程在进行大震作用下的动力弹塑性分析时,按本工程所在地区抗震设防烈度6度(0.05g)、地震影响系数最大值0.28、特征周期0.4s等地震动参数,选取2条天然地震波(TRB1、TRB2)和1条人工地震波(RGB1),各地震波峰值加速度主方向为125cm/s2、次方向为106.25cm/s2,每组地震波含X、Y两个方向,共6条不同的波形。
在本工程分析采用考虑两个水平方向地震同时作用,不考虑竖向地震作用。
每组波分别按X、Y为主方向两种工况进行计算,三组波共6个工况,每一工况主次方向地震波峰值加速度比为1:0.85。
选定的三条地震波信息如下:RGB1:有效持续时间32.4s;TRB1:有效持续时间34.7s;TRB2:有效持续时间34.7s;根据《高规》第4.3.5条及条文说明的要求,多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。
所谓“在统计意义上相符”指的是,多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比,在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。
计算结果在结构主方向的平均底部剪力一般不会小于振型分解反应谱法计算结果的80%,每条地震波的计算结果不会小于65%。
从工程角度考虑,这样可以保证时程分析结果满足最低安全要求。
但计算结果也不能太大,每条地震波计算不大于135%,平均不大于120%。
对以上所选地震波,在大震弹性模型下进行反应谱和剪力比较,计算分析结果显示,所选时程波的平均地震影响系数曲线与规范谱曲线相比,在结构主要振型的差值分别为-4%、-4%、10%,三条波的X向基底剪力分别为27513kN、27728kN、24654kN,与反应谱基底剪力25901kN的比值分别为106%、107%、95%,三条波基底剪力平均值为26632kN,与反应谱基底剪力比值为103%;三条波的Y向基底剪力分别为25592kN、28688kN、25145kN,与反应谱基底剪力24787kN的比值分别为103%、116%、98%,三条波基底剪力平均值为26475kN,与反应谱基底剪力比值为107%;计算结果均在规范允许值范围内,可见所选地震波满足规范要求,可用于罕遇地震弹塑性时程分析。
4.4整体指标分析4.4.1楼层剪力从计算图表数据可以看出三组地震波计算的楼层剪力趋势相同。
4.4.2层间位移角根据计算所得罕遇地震下弹塑性层间位移角最大值及位移角曲线,位移角曲线变化形式均匀一致,未发生刚度突变情况,且满足规范位移角限值要求。
三条波最大位移角分别为:X向1/340、1/285、1/405;X向1/264、1/201、1/342,均小于1/133.根据《建筑抗震设计规范》第 3.10.4条及条文说明的建议方法:同一软件、同一波形进行弹性和弹塑性计算,得到同一波形、同一部位弹塑性位移(层间位移)与小震弹性位移(层间位移)的比值,然后将此比值取包络值,再乘以反应谱法计算的该部位小震位移(层间位移),从而得到大震下该部位的弹塑性位移(层间位移)的参考值。
根据规范建议方法计算得到的弹塑性层间位移角X向为1/381,Y向为1/249,均满足规范限值要求。
4.4.3整体指标结论⑴每组波都能顺利完成整个时间历程的动力弹塑性计算,数值收敛性良好。
⑵通过对底部楼层剪力的弹性和弹塑性时程计算对比分析,结果符合概念设计判断。
⑶结构的弹塑性层间位移角曲线总体较光滑,主体结构(结构大屋面及以下楼层)的最大弹塑性层间位移角满足弹塑性层间位移角限值的要求,屋面构架位移角也满足规范要求,满足“罕遇地震不倒”的抗震设防目标。
综合分析可知,罕遇地震整体响应指标满足设计要求。
4.5结构损伤分析4.5.1结构基底剪力时程曲线对比三条地震波,本次报告以损伤最严重的TRB2为例,给出结构关键构件和普通构件在地震波作用下的损伤情况。
从弹塑性模型分析结果可知,在地震波输入的前半程时间,弹塑性时程和弹性时程的曲线基本吻合,表明结构处于弹性状态,后半程楼层剪力开始分离,且峰值普遍小于弹性结果,表明结构开始发生明显的弹塑性损伤,开始耗散地震能量,同时刚度退化,减少了地震能量的输入。
4.5.2结构顶点位移时程曲线为了研究结构在罕遇地震作用下的结构变形情况,以结构顶层所选节点在TRB2的作用下对应的位移时程曲线可知,在地震作用前期,弹塑性分析的顶点位移时程曲线与弹性分析基本一致,表明结构仍处于弹性状态;地震作用后期阶段,弹塑性曲线与弹性曲线分离,顶点最大位移出现时间有所滞后,表明结构开始发生弹塑性损伤,结构刚度有所退化,进入非线性阶段;但整体变化趋势与弹性仍有较强相似性,表明结构在罕遇地震下仍具有较好的刚度。
4.5.3结构损伤分析对比三条地震波,以损伤最严重的TRB2为例,给出结构关键构件和普通构件在地震波作用下的损伤情况。
1)框架梁塑性铰发展情况按模型分析结果显示,随地震作用时间的增加,梁受弯屈服的情况逐步增多,弯矩-转角变形的程度和数量也相应增加,地震作用末期,约25%的混凝土梁处于第1屈服状态(即开裂而不屈服),约40%的混凝土梁进入第2屈服状态(即受弯屈服),发挥了较好的耗能作用。
2)剪力墙(TRB2)损伤情况以TRB2在最终时刻的墙柱和墙梁剪切应变为例进行分析:剪力墙性能评价:剪力墙中混凝土剪切应变损伤随着地震波时间的增长,其剪切应变损伤情况越明显。
⑴最终时刻墙柱混凝土及连梁损伤情况:剪力墙混凝土绝大部分应变状态均为1级,且约98%的剪力墙混凝土剪切应变等级不超过2级,即保持弹性状态,墙身整体损伤程度并不严重,可认为大震下剪力墙性能良好;仅1.5%左右的墙体及连梁剪切应变等级达到4,且均为连梁及长度收进处的个别墙体;少数墙开洞形成的连梁剪切应变等级达到5级,发生比较严重破坏,在具体设计中对该洞口两侧按约束边缘构件设置且加强配筋,可以保证不发生剪切破坏。
因此可以满足“大震不屈服”的要求。
⑵最终时刻底部加强区剪力墙及墙连梁混凝土损伤情况:应变等级较高的(4~5级)少量墙体均为墙连梁处(耗能构件);剪力墙整体损伤程度较低,有少数剪力墙剪切应变等级达到3级,大部分损伤部位同样出现于洞口边缘且墙身网格划分尺寸较小处。
⑶剪力墙中混凝土及钢筋在TRB2作用下底部剪力最大时刻(X向:14.56s;Y向:14.48s)、顶点位移最大时刻(X向:17.48s;Y向:16.2s)与最终时刻的损伤情况结果表明,在地震波作用下发生最大层间位移角的最不利时刻,剪力墙底部混凝土最大轴向压应力小于混凝土的抗压强度标准值38.5N/mm2(C60),表明剪力墙在大震作用下抗压性能良好。