某超高層抗震性能化設(shè)計及靜力彈塑性分析

1、<p>　　某超高層抗震性能化設(shè)計及靜力彈塑性分析</p><p>　　摘要：重慶魯能星城六街區(qū)10#樓為B級高度剪力墻結(jié)構(gòu)，高度為144.6m，且在底部樓板局部不連續(xù)。根據(jù)超限情況，依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計方法進行結(jié)構(gòu)設(shè)計并對結(jié)構(gòu)在罕遇地震下進行靜力彈塑性分析。分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)具有合理的屈服耗能機制和塑性鉸分布，能夠達到預(yù)定的抗震性能目標(biāo)。 </p><

2、;p>　　關(guān)鍵詞：超限高層建筑；抗震性能目標(biāo)；剪力墻結(jié)構(gòu)；Pushover </p><p>　　中圖分類號：TU97文獻標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p>　　重慶魯能星城九期六街區(qū)的10號樓為地上48層高層住宅，工程總建筑面積約為3.8萬m2，標(biāo)準(zhǔn)層層高均為3m，室外地面標(biāo)高到大屋面高度為

3、144.6m，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）[2]（以下簡稱《高規(guī)》）規(guī)定，6度區(qū)超過140m且不大于170m的剪力墻結(jié)構(gòu)為B級高度鋼筋混凝土高層建筑。二層平面布置圖及標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1、圖2所示。按照《高規(guī)》3.11節(jié)抗震性能設(shè)計方法進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進行罕遇地震下的靜力彈塑性分析（對于小震下結(jié)構(gòu)的彈性設(shè)計方法，《高規(guī)》3.11.3有明確規(guī)定，在此不贅述）。 </p><p>　

4、　圖1 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖 </p><p>　　2 結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo) </p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)超限情況，考慮到工程造價等因素，本工程的抗震性能設(shè)計目標(biāo)為D，即： </p><p>　　小震：結(jié)構(gòu)在地震后完好、無損傷，一般不需修理可繼續(xù)使用，人們不會因為結(jié)構(gòu)損傷造成傷害，可安全出入和使用； </p><p>　　中震：結(jié)構(gòu)在地震下發(fā)生

5、中等程度的破壞，關(guān)鍵構(gòu)件為輕度損壞，部分豎向構(gòu)件中度損壞，進入屈服，耗能構(gòu)件中度損壞、部分比較嚴重損壞，有明顯的裂縫，經(jīng)過修理、適當(dāng)加固后可繼續(xù)使用； </p><p>　　大震：結(jié)構(gòu)在地震下發(fā)生明顯損壞，關(guān)鍵構(gòu)件中度損壞，進入屈服，有明顯的裂縫，部分普通豎向構(gòu)件和耗能構(gòu)件產(chǎn)生比較嚴重的損壞，但整個結(jié)構(gòu)不倒塌，也不發(fā)生局部倒塌，人員會受到傷害，但不危及生命安全，須排險大修后才能繼續(xù)使用。 </p>

6、<p>　　3 彈塑性計算分析 </p><p>　　3.1計算方法選擇 </p><p>　　本工程采用Push-over 方法進行結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層得彈塑性變形分析。中國建筑科學(xué)研究院的EPDA&PUSH 軟件中的靜力推覆分析方法采用倒三角加載模式對建筑結(jié)構(gòu)進行了彈塑性變形驗算。分析目的包括：①檢驗結(jié)構(gòu)在中震和大震下的屈服狀態(tài)，② 檢驗結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)

7、是否存在明顯的薄弱層；③了解結(jié)構(gòu)塑性鉸形成的規(guī)律并以此優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置和指導(dǎo)施工圖設(shè)計；④評價結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的抗倒塌能力和結(jié)構(gòu)整體抗震性能。 </p><p>　　3.2 Pushover計算分析 </p><p>　　靜力彈塑性分析結(jié)果 </p><p><b>　　(a)中震X方 </b></p><p><

8、b>　　(b)中震Y方向 </b></p><p>　　圖2 中震推覆分析 </p><p><b>　　(a)大震X方向 </b></p><p><b>　　(b)大震Y方向 </b></p><p>　　圖3 大震推覆分析 </p><p>　　通過P

9、ush-over靜力彈塑性分析可以看出，結(jié)構(gòu)在中震性能點下的變形幾乎處于彈性階范圍（X方向彈塑性層間位移角為1/694，Y方向彈塑性層間位移角為1/692），罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性變形滿足規(guī)范要求（X方向彈塑性層間位移角為1/302，Y方向彈塑性層間位移角為1/309），結(jié)構(gòu)能夠達到大震不倒的性能目標(biāo)。 </p><p>　　在結(jié)構(gòu)達到性能點時，樓層的剛度和層間位移均無突變現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)不存在明顯的薄弱層。 &l

10、t;/p><p>　　在Pushover分析過程中，作用X方向推覆力時，在中震性能點對應(yīng)的加載步數(shù)發(fā)現(xiàn)僅40~48層有個別梁端出鉸，絕大部分構(gòu)件基本上都處于彈性狀態(tài)，隨著推覆的不斷深入，其他層開始出現(xiàn)梁鉸，且一端出鉸的梁塑性變形繼續(xù)發(fā)展，另一端也開始出鉸；達到罕遇性能點時，梁鉸發(fā)展到較多樓層，剪力墻墻肢底部6層和頂部2層出現(xiàn)一些裂縫，有三片墻出鉸。同理，作用Y方向推覆力時，在中震性能點對應(yīng)的加載步數(shù)發(fā)現(xiàn)僅39~48層

11、有個別梁端出鉸，隨著推覆的不斷深入，結(jié)構(gòu)構(gòu)件出鉸范圍擴大，向上下層延伸；達到大震性能點時，梁鉸發(fā)展到較多樓層，剪力墻墻肢底部6層和頂部2層出現(xiàn)一些裂縫，有兩片墻出鉸。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)在達到大震性能點的時候，結(jié)構(gòu)的塑性變形狀態(tài)基本上是延性耗能較好的梁鉸機制，僅個別豎向構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸，結(jié)構(gòu)的整體抗震性能優(yōu)越。結(jié)構(gòu)在整個推覆過程情況良好，能達到中震不屈服的性能目標(biāo)，在罕遇地震作用下仍具有較穩(wěn)定的抗側(cè)推能力。

12、 </p><p>　　4 抗震性能目標(biāo)的實現(xiàn) </p><p>　　由中震下的推覆分析可知，絕大部分構(gòu)件基本上都處于彈性狀態(tài)，僅個別構(gòu)梁端出鉸，參與耗能。滿足中震時的性能設(shè)計目標(biāo)。 </p><p>　　大震下的彈塑性層間位移角滿足規(guī)范要求，并有一定的安全儲備，實現(xiàn)了大震不倒的設(shè)計目標(biāo)。大部分梁的一端或兩端出現(xiàn)了塑性鉸，并成為抗震耗能的第一道防線，形成了良好的耗能

13、體系。底部加強區(qū)以上的剪力墻嚴格執(zhí)行《高規(guī)》第7.2.17條關(guān)于B級高度結(jié)構(gòu)剪力墻的相關(guān)規(guī)定，可以使整體結(jié)構(gòu)的延性得到一定的提高，具有更好的抗震性能，可以較好的實現(xiàn)大震下保證人員生命安全的目標(biāo)。 </p><p><b>　　5 結(jié)論 </b></p><p>　　綜上所述，本工程結(jié)構(gòu)罕遇地震靜力彈塑性分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)具有合理的屈服耗能機制和塑性鉸分布，能夠達到預(yù)定

14、的性能設(shè)計目標(biāo)，滿足中震不壞，大震不倒的設(shè)防要求，對分析反映出的薄弱部位在設(shè)計中通過提高抗震構(gòu)造措施進行加強。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] GB50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 [S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010. </p><p>　　[2] JGJ3-2010 高層建筑混凝土結(jié)