建筑结构弹塑性时程分析中地震动记录选取方法的比较研究

主要内容 0、概述 1、动力弹塑性分析目的与分析方法 2、结构抗震性能评价指标 3、施工过程计算 4、动力特性计算 5、罕遇地震弹塑性动力时程分析 5.1地震波选取 5.2各地震波组分析结果汇总 5.3US106波X主方向下核心筒损伤情况 5.4US106波X主方向下框架构件性能评价 6、结论

惠州合生国际大酒店为超 级高度的超限高层建筑 设计中利用 进行了罕遇地震下的动力弹塑性时程 分析 研究了结构在实际地震作用下出现的破坏模式和塑性发展特点 对结构的抗震性能作出较合理的全面评价 发现并了解 结构的抗震薄弱部位 最后为加强结构整体抗震能力提出若干建议和措

大连某超高层公寓动力弹塑性时程分析，对于需要计算动力弹塑性时程分析的各位工程师提供一定的帮助与指导

罕遇地震弹塑性静、动力分析

利用空间弹塑性时程分析软件 EPDA , 采用 Taft 波 ,EL - centrol 波 , 兰州人工波分别沿 x 方向、 y 方向、 45 °方向分别输入地震波 , 对高烈度区某空间框架结构进行了弹塑性时程分析 , 找出其薄弱层的位置 , 给出了塑性铰出现的位置及规律 , 通过对计算结果的分析 , 给出了一些有益的结论 , 供设计人员参考 .

建筑结构学报Journal of Building Structures 第32 卷第6 期2011 年6 月 Vol. 32 No. 6 June 2011 摘要:某超高层建筑造型和结构体系独特，其结构为刚度和质量均不对称的超高层双塔连体体系。由于南北两座塔楼的刚 度存在差异，结构的扭转反应明显。采用NosaCAD 有限元软件建立整体结构分析模型，分析结构在7 度多遇和罕遇地震下 的弹塑性时程反应，得到结构在地震作用下的变形、内力和破坏情况的变化过程。结果表明: 7 度多遇地震作用下，结构构 件未出现损坏; 罕遇地震作用下，结构最大层间位移角满足1 /100 的限值要求，结构框架梁柱未出现破坏，筒体构件破坏顺 序和分布较为合理，能在一定程度上耗散地震输入能量，结构可以满足“小震不坏，大震不倒”的设防要求; 根据构件的受力 及破坏情况，建议加强底部和加强层核心筒的配筋。

基于纤维模型的超高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析

北京 CBD 核心区 Z15 地块中国尊大厦是一栋地上108 层、地下 7 层、建筑总高度 528m、高宽比约 7. 2 的 复杂超高层建筑，是目前世界上8 度抗震设防烈度区在建的最高建筑。结构设计采用了巨型钢-混凝土筒中筒结构 体系。在施工图设计阶段，根据结构体系的最新调整情况对结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析，检验结构在 大震下的抗震性能。弹塑性时程分析时采用 ABAQUS 软件和自主开发的 S2A 程序将梁、柱、剪力墙、支撑及楼板等 构件的弹塑性在应力-应变层次上进行精确模拟，分析过程中考虑几何非线性，并采用显式积分算法。结果表明， 结构整体及绝大部分构件的抗震性能满足规范和性能目标的要求。基于塑性区模型的弹塑性时程分析对本工程 结构体系的优化起到了重要的作用。

本文以某超高层钢筋混凝土框架—核心筒结构为原型，采用ABAQUS软件对其在罕遇地震作用下的动力响应进行了动力弹塑性分析，给出了结构关键部位、关键构件在强烈地震作用下的动力响应规律及损坏程度的定量表达，进而对整体结构的抗震性能给出了评价及改进建议。

总结分析国内外地震波研究成果，结合中国相关规范，提出地震波选取原则：根据结构动力特性、反应谱曲线初选地震波，对结构进行弹性时程分析；然后对其分析结果依据振型分解反应谱法基底剪力的“下限”要求以及波的离散性筛选地震波，确定动力弹塑性时程分析的地震波；最后对弹塑性分析计算过程及结果进行分析判断，确保分析结果真实可靠 ．理论分析和具体工程实例表明，利用这一原则选取地震波，概念比较清晰，实施相对简单，有利于在结构动力弹塑性分析过程中迅速选择合适的地震波．

在所建议的加劲阻尼器弹塑性恢复力模型的基础上,推导在空间杆系-层模型中加劲阻尼装置的单元刚度矩阵和加劲阻尼减震结构的动力分析方法。据此在HBTA程序中实现对加劲阻尼减震结构的弹塑性地震反应分析,并通过算例考察加劲阻尼装置对建筑结构的减震效果。

框架剪力墙结构弹塑性地震反应分析.pdf

基于纤维模型理论, 利用 PERFORM-3D 软件实现了复杂超高层建筑结构的弹塑性时程分析并进行构件变形性能评估。针对 PERFORM-3D 建立高层结构模型的复杂性, 开发了其前处理程序 ETP, 使之能够方便准确地建立弹塑性模型。分析表明, 基于纤维模型的整体结构弹塑性分析法高效可行, 不但宏观上可得到结构整体响应, 而且微观上可得到构件的内力及变形和纤维的应力及应变。通过工程实例, 得到整体结构响应、构件的变形及结构能量耗散情况, 可用于研究按我国现行规范设计的超高层混凝土结构在罕遇地震作用下的非线性变形及受力特点。

安联大厦弹塑性时程反应分析及抗震-陛能评价安联大厦弹塑性时程反应分析及抗震-陛能评价安联大厦弹塑性时程反应分析及抗震-陛能评价安联大厦弹塑性时程反应分析及抗震-陛能评价安联大厦弹塑性时程反应分析及抗震-陛能评价

本资料介绍了考虑高振型阻尼影响弹塑性时程分析的原理与方法，并通过对沈阳宝能环球金融中心 T2 塔楼的大震弹塑性分析，比较了考虑高振型阻尼影响与未考虑高振型阻尼影响结果的差异性。

本资料阐述了并行计算在弹塑性地震动力时程反应分析中实现以及优化方法，采用CPU+GPU的异构平台，重点阐明并行计算算法、数据结构、显存利用以及优化方法等方面对SAUSAGE软件计算效率的作用，表明对弹塑性计算效率提高非常显著。

1968年日本的十橳冲地震中不少按等效静力方法进行抗震设防的多层钢筋混凝土结构遭到了严重破坏，1971年美国San Fernando地震、1975年日本大分地震也出现了类似的情况。相反1957年墨西哥城地震中16层的许多建筑物遭到破坏，而首次采用了动力弹塑性分析的一座44层建筑物却安然无恙；1985年该建筑又经历了一次8.1级地震依然完好无损。

依据大量实际工程弹性、弹塑性动力时程分析经验,结合实际工程应用,探讨了弹性、弹塑性动力时程分析方法中的一些基本问题。针对性地分析了动力时程分析方法中地震波的离散性;地震波如何与反应谱曲线在统计意义上相符;人工模拟地震波方法及其工程应用;弹性、弹塑性时程分析法选取地震波的基本原则;弹性时程分析法地震波的选取数量;如何将反应谱分析结果与时程分析结果取较大值等方面的问题。通过大量的算例分析可以看出,正确地应用弹性、弹塑性动力时程分析方法需要从多个方面进行准确理解和把握,教条地应用很难发挥弹性、弹塑性动力时程分析应有的作用。

硕士论文

简介： 结合我国首幢上海园南配筋砌体高层住宅，首先简介了同济大学、湖南大学和哈尔滨建筑大学等专家及研究人员所做的实验和计算分析情况

安联大厦是采用钢筋混凝土框架—核心筒结构形式的高层写字楼。为达到环保、健康的设计目的，建筑师给大厦设计了一个“呼吸”系统—通过东西、南北错开设置的空中花园和中部入口大堂直通屋面的中庭空间，实现了整个大楼的自然通风从而成为一栋节能的生态建筑。为满足建筑要求，楼板开大洞，两个核心筒之间部分楼层连接薄弱。本文采用结构分析软件perform—3D进行了安联大厦的弹塑性时程反应分析和抗震性能评估。研究表明：在罕遇地震作用下，结构的层间位移能够满足规范抗震要求，剪力墙先于框架柱进入非线性阶段，部分楼层在核心筒之间的薄弱连接仅对核心筒附近的框架柱的内力产生影响，但不影响整个结构的协调工作。

采用三次B样条积层有限条方法对结构进行离散，推导出结构的静平衡力、惯性力、地震力及其阻尼力的节点位移的表达式，由达朗贝尔原理，得到结构的动力平衡方程，采用预校正形式的Newmark法求解结构的动力方程。另外，根据等向强化准则，处理受压区混凝土材料及钢筋材料的弹塑性本构关系；应用分布裂缝模式，解决受拉区混凝土的开裂问题，由此实现了简体结构的弹塑性地震反应分析，最后通过实例比较分析，验证了方法的正确性与高效性。

长沙远大天空城市主楼高度 838m（结构高度 727.2m），采用密柱深梁框架构成的束筒结构体系，主体结构采用纯钢结构。为了研究结构在罕遇地震作用下的变形形态、构件塑性及损伤情况以及整体结构的弹塑性行为，寻找结构的薄弱层或薄弱部位，从而对其抗震性能进行评价，采用 ABAQUS 软件对主楼结构进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析。分析结果表明，罕遇地震下结构层间位移角满足要求；主要构件基本保持弹性工作状态，满足预定的抗震性能目标要求；整体结构基本处于弹性状态，满足规范的要求，表现出良好的抗震性能。

根据短肢剪力墙结构的受力和变形特点,对多竖直杆模型进行了改进,建立了截面位移模型,摒弃了杆模型平截面假定的限制,有效地考虑了剪滞效应和翼缘的影响。利用变分原理导出了T形短肢剪力墙的空间单元刚度矩阵,研制了弹塑性时程分析程序,并输入三种不同的地震动进行了算例分析,计算结果表明,短肢剪力墙结构抗震性能较好,适合于在地震区推广使用。

中国尊大厦施工图设计中的弹塑性时程分析_---------李华峰

汪大绥-静力弹塑性分析.docx汪大绥-静力弹塑性分析.docx

本资料为基于ABAQUS的悬臂梁的弹塑性弯曲分析，目录： 1. 问题描述 2. 理论分析 3. 有限元分析 3.1 有限元模型 3.2 材料属性定义 3.3 分析步的定义 3.4 载荷施加和边界条件 3.5 网格划分 3.6 结果及分析 4.总结

鉴于上海环球金融中心结构体系及结构布置的复杂、结构高度及体型的超限, 为了确保该建筑结构的抗震安全性和可靠性, 除进行常规的计算分析外, 还应对该结构进行弹塑性时程分析。 本文建立了该结构的弹塑性时程分析简化模型, 并编制了相应的计算程序。 为了检验结构弹塑性时程分析的可靠性, 首先对振动台试验的模型结构进行弹塑性时程分析, 以便和试验数据进行对比。 在此基础上对原型结构进行弹塑性时程分析, 并对该结构进行了抗震性能评价。

地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。几十年来，人们积累了大量的实测地震资料，这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。与此相对应，时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。但是，由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性，弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法；虽然如此，抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性，还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法；尤其是考虑了结构的弹塑性性能后，弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。

环贸广场塔楼为超限高层结构， 基于 PEＲFOＲM-3D 软件， 采用弹塑性时程分析方法对结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了评估， 分析结果表明结构整体损伤处于轻度到中度之间。

深业上城高塔为一大型酒店和办公的超高层建筑，地上 80 层，结构高度 388 米。塔楼采用了巨型框架+核心筒结构体系，其中巨型外框架由巨柱、带状桁架组成、双层环梁及型钢混凝土连接梁组成。采用型钢混凝土连接梁联系外框架和核心筒而不设伸臂是本塔楼结构的一个创新点。通过 7 组罕遇地震波作用下的动力弹塑性分析，可以表明：结构抗侧刚度沿竖向均匀，楼层剪力传递简单合理；最大弹塑性位移角大于 1/100 规范限值要求；连梁和型钢混凝土连接的梁大部分出现了混凝土的受压塑性损伤，很好的起到了耗能作用；剪力墙混凝土的受压损伤因子较小，巨柱及带状桁架保持弹性，结构可以满足“大震不倒”的性能目标。

赣州西站整体形象为舒展的腾飞之翼，展现了赣州生机勃勃的城市精神风貌，建筑效果见图1。主站房为线上式高架站房，采用“桥建合一”的结构形式。车站总建筑面积91572.6m2，其中站房建筑面积49864.7m2，站台雨棚面积11943m2。

在ABAQUS有限元分析软件的基础上,开发了针对钢筋混凝土杆系结构弹塑性分析的混凝土材料子程序。在程序中,建立了基于应力-应变关系层面的材料非线性本构关系及滞回模型。

本文对采用巨型框架结构的广州天王中心大厦进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。将整体结构划分为两个子结构，对每一子结构分别采用平面协同模型进行静力弹塑性分析，得到层剪力 C层间位移四折线骨架曲线和塑性铰分布。塑性铰分布表明结构符合“强柱弱梁”的原则。将两个子结构用刚性楼板连接，对结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析。计算结果表明，结构能满足大震不倒的设防要求。

通过对上海园南小区住宅的地震反应分析，讨论了文献[4]所述两种骨架曲线确定方法的结果，从而确定以位移和刚度作为确定骨架曲线的计算方法更为合理。然后，通过分析不同结构计算模型和不同地震波作用所得的结构的主要反应，确定计算参数和场地条件对配筋砌体高层建筑结构的抗震性能的影响。

考虑钢材的损伤累积效应和应变强化效应，应用塑性应变和能量耗损理论建立了钢材的损伤力学模型；在此模型基础上，推导了网架结构考虑损伤累积效应的单元弹塑性刚度矩阵和结构动力平衡微分方程，编制了相应的有限元分析计算程序，并对一空间网架结构算例进行了数值仿真分析。结果表明，考虑损伤累积效应对空间网架结构的弹塑性地震反应有着显著的影响，其中有损伤杆件的应力减小、应变增大；无损伤杆件的应力、应变均增大；在不同方向组合地震的作用下，考虑与不考虑损伤累积效应，网架结构的内力和变形趋势相同；不同的地震作用，考虑损伤累积效应时对网架结构的内力和变形的影响也较大。

本文依据大量实际工程弹性，弹塑性动力时程分析实验，探讨了时程分析方法中地震波的离散性。

地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。几十年来，人们积累了大量的实测地震资料，这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。与此相对应，时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。但是，由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性，弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法；虽然如此，抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性，还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法；尤其是考虑了结构的弹塑性性能后，弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。

用层间弯剪型力学模型编制了钢筋混凝土异形柱框架–抗震墙结构的弹塑性时程分析程序，采用 该程序对一幢12 层钢筋混凝土异形柱框架–抗震墙结构的建筑进行计算分析，并与有限元分析软件MIDAS Gen6.3.5 的分析结果进行比较，发现该种结构体系整体性强，抗侧刚度大，抗震性能较好；属于梁铰机构， 满足了“强柱弱梁”的延性设计要求。

本文对采用巨型框架结构的广州天王中心大厦进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。将整体结构划分为两上子结构，对每一子结构分别采用平面协同模型进行静力弹塑分析，得到层剪力-层间位移四折线骨架曲线和塑性铰分布。