高烈度区空间框架结构弹塑性时程分析

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

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

现行抗震设防的目标是;遭受多遇地震影响时，结构处于弹性工作状态，一般不受损坏（第一水准）。当遭受设防烈度的地震影响时，结构进入弹塑性工作状态，可能损坏，经一般修理仍可继续使用（第二水准），当遭受罕遇地震影响时，结构有较大的弹塑性变形，但不致倒塌或发生危及生命的严重破坏（第三水准）。

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。

提 要 太原市政务中心地上 7 层，总高度 34.2m，平面尺寸 166m×154m。将 SATWE 分析模型转换成 PKPM-SAUSAGE分析模型，二者模态分析结果相近。选取 2 组天然波、1 组人工波，以研究结构的动力弹塑性响应，得到结构在罕遇地震作用下的变形、内力和损伤情况。分析结果反映了结构在罕遇地震作用下构件塑性损伤发展过程，以及由此引起的结构刚度退化和塑性损伤耗能。剪力墙连梁出现不同程度的损伤，大部分剪力墙墙肢受压损伤因子较小，钢桁架未出现屈服。考虑材料非线性的结构最大弹塑性层间位移角均满足 1/100 的规范限值要求，结构满足大震不倒的设防要求。

该工程为高烈度区某宾馆结构隔震设计施工图，图纸内容包含结构设计说明，地梁配筋平面图，基础定位平面图，隔震支座分布及基础柱顶连系梁配筋平面，各节点大样图等。

基于纤维模型的超高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析

选择合适的地震动记录是采用弹塑性时程分析预测建筑结构地震响应的基础。列举了现有针对不同分析目的的三种地震动记录选取方法，比较了按不同方法建立的地震动记录选择集的地面运动峰值和反应谱特性，并通过分析两个不同初始周期框架结构的弹塑性地震响应，对不同地震动记录选取方法的分析结果进行了比较。研究结果表明，基于设计反应谱和基于最不利地震动的选取方法均与结构的初始周期相关，当结构在地震作用下刚度退化比较明显时，这些方法有可能难以达到预期的目标;而当地震动强度指标恰当、且选取的地震动记录数量较多时，基于台站和地震信息的选取方法不会造成过大的结构弹塑性地震响应的离散性，同时这种方法不依赖于结构的动力特性，操作简便，适用性强，适于在研究不同结构类型和不同动力特性建筑结构的抗震性能时应用。

本文方法能够准确预测结构的极限承载力值与塑性铰发展过程。对于空间框架结构，每根杆件仅需划分一个单元，极大提高了计算效率、降低了计算成本。与塑性区法、纤维元法以及考虑截面翘曲的修正切线刚度法等相比，本文提出的方法具有物理概念明确、单元划分少、刚度矩阵简单、分析过程简洁、计算精度与效率高等显著特点，适于工程应用。

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。

以工程实例说明弹性及弹塑性时程分析地震波选取的重要性；从“统计意义上相符”和“基底剪力的下限要求”等角度探讨了弹性时程分析选择地震波的基本原则和实际工程应用注意事项；通过基本理论分析和工程实例说明了如何利用位移谱在进行弹塑性时程分析时有效选取地震波。

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。

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

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。

我国抗震规范 GB 50011 — 2001 采用“三水准设防 ”、“二阶段设计 ”的办法 , 在小震下进行承载力设计和弹性变形验算 , 在大震下进行弹塑性变形验算 , 以保证“小震不坏 ” , “大震不倒 ”。但在“中震可修 ”水准上并没有给出具体量化的性能指标。文中以层间位移角作为性态指标 , 将“中震可修 ”性态目标划分为“轻微损坏 ”和“中等破坏 ”两阶段。采用结构三维非线性动力分析程序 CANNY 对一按现行规范设计的框架结构进行了计算 , 得出了该结构在中震作用下的变形及破坏情况 , 分析了按现行规范设计的该框架在中震下的性态以及是否中震可修 , 并在此基础上进行的一典型框架在上述两性能目标 下的设计 , 得出了各性能目标下的结构内力、变形及破坏情况 , 以及结构所需的截面尺寸及配筋情况 , 对 实行多性态设计有一定的参考价值。

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。

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。

推荐一本好书，希望大家喜欢，ETABS在弹塑性动力分析做的非常不错，要安静下来好好学才有收获

可参考内容，人工挖孔墩基础，半地下室设计，混凝土挡图墙设计。主体结构为多层混凝土框架结构。

ABAQUS广州天建花园罕遇地震弹塑性时程分析报告.pdf 本工程位于广州市天河区珠江新城冼村南侧G1-1、G1-2地块，地面以上由北面2栋47层 的住宅（依次命名为A-1、A-2栋），南面2栋40层的住宅（依次命名为A-3、A-4栋），和东面 1栋38层的酒店及其1栋42层配套公寓组成，设四层地下室。

本文档为广州国际金融城A塔罕遇地震弹塑性时程分析报告，包括：1 工程概况 2 进行罕遇地震弹塑性时程分析的目的 3 分析方法、分析软件、分析模型及分析步骤 3.1 分析方法 3.2 分析软件 3.3 非线性地震反应分析模型 4 结构抗震性能评价方法 4.1 结构的总体变形 4.2 构件性能目标 5 整体计算结果汇总 6 剪力墙损伤情况 7 外框架梁、柱损伤情况 8 楼板损伤情况 9 加强层伸臂、腰桁架钢材塑性应变情况 10 墙柱首层最大反力 11 罕遇地震弹塑性时程分析结论等。

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。

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。

隔震技术是在建筑物的基础顶面或建筑物某个位置设置隔震装置隔离或减小地震能量,以减少地震能量往上部结构传输,减小建筑物振动反应,从而保证地震作用时建筑物不受破坏或损毁。近几十年来，随着地震次数增多以及隔震技术的不断发展，

针对高烈度区复杂高层钢框架中心支撑结构的抗震性能化设计进行了研究。首先， 基于 PEＲFOＲM-3D对采用传统抗震设计方法设计的方案进行性能化评估。

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。

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。

为了改善某未按图施工的平面不规则钢框架结构房屋的抗震性能,采用局部增设钢支撑对其进行抗震加固.利用SAP2000软件建立空间模型,对该钢框架结构按现状及加固后两种工况进行动力时程分析,探究其在各种地震工况作用下的抗震性能,研究结构的顶层位移反应、层间位移分布和基底剪力分布的影响.分析表明,优化后的加固方案使结构体系抗震变形得到控制,扭转效应明显减少,为类似工程的抗震加固提供了参考.

中国尊大厦施工图设计中的弹塑性时程分析_---------李华峰

硕士论文

近几年,大理市(原抗震设防烈度9度)在住宅建筑中越来越多地采用了钢筋混凝土小墙肢剪力墙结构目前其在住宅中的比例已接近50%.依据大理市小墙肢剪力墙结构的应用情况,着重分析小墙肢和连梁结构的设计要点及其对结构抗震设计的影响。

工程(图1)由两座超高层塔楼及中间部位裙楼组成，主体结构采用型钢混凝土框架-核心筒结构体系。东塔楼地上67层(本段楼层均为建筑层)，地下4层，结构高度约310m，首层平面尺寸59.6m×59.6m，核心筒平面尺寸25.3m×25.3m;裙房地上8层，地下4层，结构高度42.40m;西塔楼地上63层，地下4层，结构高度约247.30m，平面尺寸52.5m×52.5m，核心筒平面尺寸21.0m×21.5m。

框架剪力墙结构弹塑性地震反应分析.pdf

某9度区钢框架幼儿园结施，抗震设防乙类，安全等级一级，主体3层带复杂坡屋面。采用箱形柱+H形钢梁+隅撑+TD钢筋桁架板。按最新抗规设计，内含高烈度区主体与填充墙柔性连接、钢筋桁架楼承板与钢框架连接的各种节点大样。本套结构全套施工图，制图严谨精良，是设计高烈度区重要结构不可多得的一份宝贵参考资料。

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。

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

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。

天津现代城 A 区塔楼为大高宽比超高层结构，采用钢筋混凝土框架-支撑-核心筒结构体系，解决了结构短向刚度弱、两向刚度相差大的问题，结构支撑体系采用了普通钢支撑与屈曲约束支撑混合布置的形式，实现地震作用下支撑先于核心筒墙体进入屈服状态，支撑体系既保证结构的刚度，又发挥屈曲约束支撑耗能能力的设计思想。针对结构特点，采用 EPDA 软件、SAUSAGE 软件和 ABAQUS 软件进行了中震及大震作用下的弹塑性时程分析，得到了支撑受力及结构的损伤状态。分析表明，中震作用下结构主要抗侧力构件基本处于弹性工作状态;大震作用下结构底层核心筒、底层框支柱、与支撑相连框架柱等关键构件出现轻微至中等程度损伤;结构变形满足规范相关要求，结构体系合理可行。