某高层结构弹塑性分析探讨

某高层结构弹塑性分析探讨

江婷

珠海市建筑设计院广东珠海519000

摘要：对该结构进行大震静力弹塑性推覆分析，构件损伤导致结构出现明显的刚度退化，结构阻尼有较大增长，性能点处各层弹塑性位移角满足规范要求，框架柱均未出现弯曲破坏和受剪破坏，可实现大震不倒的抗震设防目标。

关键词：弹塑性分析；阻尼增长；性能点；大震不倒

1工程概述

本项目位于广东省，采用框架-剪力墙结构，结构高度为52.500m。塔楼建筑面积约为6万m2，地上12层，地下1层，该项目平面较复杂，在二层和四层有楼板不连续，立面在十一层有收进，三层和四层局部转换，模型三维图如图1所示。

图1模型三维图

建筑抗震设防类别为乙类设防类，结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。场地地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组。

2.构件尺寸

本项目框架柱截面尺寸为1000x1000（转换柱）、1200x600、900x900~600x600渐变，剪力墙为400~200mm渐变，梁500x1000、400x900、300x700，转换梁为1000x1000型钢梁，混凝土等级为C30~C60，钢筋强度等级为HRB400。

3.大震弹塑性分析

由于该项目存在扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、刚度突变、构件间断共计5项超限点，对该结构进行大震弹塑性分析。

3.1静力弹塑性推覆（Pushover）分析

采用YJK软件，对结构进行刚性楼板的假定，分别对建筑物在X、Y两个方向罕遇地震作用下进行静力弹塑性推覆分析，

3.2加载顺序与水平荷载竖向分布模式

分两步进行加载。第一步为施加重力荷载代表值，并在后续施加水平荷载过程中保持恒定。第二步为逐步施加竖向分布模式为倒三角形的水平荷载。

3.3Pushover分析性能点处相关指标

大震下静力弹塑性分析所得的性能点处相关指标如下表1所示。

表1性能点处相关指标

3.4结构弹塑性静力推覆能力谱验算

结构弹塑性静力推覆能力谱验算如下图2和图3。

3.5大震下性能点处结构出铰情况

在推覆过程中，中间层剪力墙连梁及个别小梁首先出现受弯塑性点，然后沿竖向双向发展，出现更多塑性点，直到性能点处，连梁梁端产生弯曲塑性铰。与剪力墙墙肢相连接的框架梁，在推覆过程中基本都未出现弯曲破坏和剪切破坏，框架柱均未出现弯曲破坏和受剪破坏。

4抗震加强措施

通过采取如下抗震加强措施，结构可达到预期的抗震性能目标。1.剪力墙的分布钢筋配筋率取中震和小震弹性的包络值设计；剪力墙的边缘构件的配筋率取小震弹性和中震的包络值设计。2.转换柱和转换梁取小震弹性和中震的包络值设计。3.为增强楼板在抗侧力构件之间传递水平力的能力，特别是在转换位置楼板板厚至180mm，钢筋双层双向拉通布置。

5结语

罕遇地震作用下，性能点处各层弹塑性位移角满足规范的规定，即建筑物可实现“大震不倒”的抗震设防目标，同时结构在预估罕遇地震作用下也可达性能水准4的要求。X、Y向推覆至性能点时，框架柱均未出现弯曲破坏和受剪破坏。

参考文献：

[1]GB50010-2010混凝土结构设计规范.

[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范.

[3]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].