超限高层建筑结构的动力弹塑性时程分析

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。

构件 损伤 情 况进行 对 比 ， 结果表 明 ， 两个程 序 得 到 的 整 体反 应 计 算 结 果 基 本 吻合 ， 结 构 可 以 满足 “ 大震
不倒 ” 的设 防要 求。
关键 词 复 杂超 高层 结构 ，弹塑性 时程 分析 ， 抗 震性 能 ， 罕遇 地 震
Ｅｌ ａ ｓ ｔ ｏ － ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｔｉ ｍｅ Ｈｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｙ Ａห้องสมุดไป่ตู้ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ Ｈｉ ｇ ｈ－ ｒ ｉ ｓ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
摘
要
对 于超 限的复 杂 高层 建 筑 结构 需要 进 行 弹 塑 性 分析 和 计 算 来验 证 “ 大震 不倒 ” 的设防要求。
某超 高层 结构 结构布 置 复杂 ， 高度 超 限 ， 为 了研 究其 在 地震 作 用下 的抗 震 性 能 ， 对 其进 行 弹 塑性 时程 分
析 。采 用 Ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ一 ３ Ｄ 、 Ｎ ｏ ｓ ａ Ｃ Ａ Ｄ 建 立模 型 ， 主要 分 析 结 构在 ７度 罕遇 地 震 下 弹塑 性 时程反 应 ， 研 究结 构 在 大震作 用下 受力状 态和 变形 能 力 。通过 对 两个程 序得 到 的结 构在 罕遇 地震作 用下 的整体 反应 指标 和
第２ ９卷第 １期
２ ０ １ ３年 ２月
结
构
工
程
师
Ｖｏ １ ． ２９．Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ３
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｌ Ｅｎｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｓ
某超 高 层 结 构 的弹 塑性 时 程分 析
张 云 雷 吴 晓 涵
（ 同 济 大 学 结 构 工 程 与 防灾 研 究 所 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）

8.955100e-005 -8.381950e-005 -2.350330e-004 -7.782120e-004 -7.265580e-004 -4.008440e-004 … SW: 1.855060e-004 9.636760e-005 2.856650e-004 2.530350e-004 4.269670e-004 3.687970e-004 5.499770e-004 … 地震波标示符说明
目标最佳。
2 弹塑性时程分析流程
完整的弹塑性时程分析过程如下图所示，程序提供下图所有功能模块，计算完成后以图 形和表格的方式输出超限结构弹塑性分析报告所用数据。
线弹性分析 与设计
分析与设计 施工图
选择地震波
3组或7组
弹塑性时程 分析
生成数据
含钢筋数据
动力方程求解
NewMark数 00200 -0.00200 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 0.00000 -0.00100 0.00000 -0.00000 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 0.00000 -0.00200 0.00200 0.00100 -0.00000 -0.00100 … 对话框中参数应按如下方式设置： 步长设置：0.02； 故数据起始行号：5，因前 5 行数据为说明行； 一行数据个数：5。
4.1.2 地震波选择
弹塑性动力时程分析结果，对地震波的依赖程度比较高。同一结构，采用不同的地震波， 计算结果可能有非常明显的差异。依据《高规》[4]5.5.1 条第 6 款：进行动力弹塑性计算时， 地面运动的加速度时程的选取、预估罕遇地震作用时的峰值加速度取值以及计算结果的选用 应符合该规程第 4.3.5 的规定。

弹塑性时程分析方法将结构作为弹塑性振动体系加以分析，直接按照地震波数据输入地面运动，通过积分运算，求得在地面加速度随时间变化期间内，结构的内力和变形随时间变化的全过程，也称为弹塑性直接动力法。

基本原理多自由度体系在地面运动作用下的振动方程为：式中、、分别为体系的水平位移、速度、加速度向量；为地面运动水平加速度，、、分别为体系的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵。

将强震记录下来的某水平分量加速度－时间曲线划分为很小的时段，然后依次对各个时段通过振动方程进行直接积分，从而求出体系在各时刻的位移、速度和加速度，进而计算结构的内力。

式中结构整体的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵通过每个构件所赋予的单元和材料类型组装形成。

动力弹塑性分析中对于材料需要考虑包括：在往复循环加载下，混凝土及钢材的滞回性能、混凝土从出现开裂直至完全压碎退出工作全过程中的刚度退化、混凝土拉压循环中强度恢复等大量非线性问题。

基本步骤弹塑性动力分析包括以下几个步骤：(1) 建立结构的几何模型并划分网格；(2) 定义材料的本构关系，通过对各个构件指定相应的单元类型和材料类型确定结构的质量、刚度和阻尼矩阵；(3) 输入适合本场地的地震波并定义模型的边界条件，开始计算；(4) 计算完成后，对结果数据进行处理，对结构整体的可靠度做出评估。

计算模型在常用的商业有限元软件中，ABAQUS、ADINA、ANSYS、MSC.MARC都内置了混凝土的本构模型，并提供了丰富的单元类型及相应的前后处理功能。

在这些程序中一般都有专用的钢筋模型，可以建立组合式或整体式钢筋。

以ABAQUS为例，它提供了混凝土弹塑性断裂和混凝土损伤模型以及钢筋单元。

其中弹塑性断裂和损伤的混凝土模型非常适合于钢筋混凝土结构的动力弹塑性分析。

它的主要优点有：(1) 应用范围广泛，可以使用在梁单元、壳单元和实体单元等各种单元类型中，并与钢筋单元共同工作；(2) 可以准确模拟混凝土结构在单调加载、循环加载和动力荷载下的响应，并且可以考虑应变速率的影响；(3) 引入了损伤指标的概念，可以对混凝土的弹性刚度矩阵进行折减，可以模拟混凝土的刚度随着损伤增加而降低的特点；(4) 将非关联硬化引入到了混凝土弹塑性本构模型中，可以更好的模拟混凝土的受压弹塑性行为，可以人为指定混凝土的拉伸强化曲线，从而更好的模拟开裂截面之间混凝土和钢筋共同作用的情况；(5) 可以人为的控制裂缝闭合前后的行为，更好的模拟反复荷载作用下混凝土的反应。

第３ ６卷 第 ２ ７期
２ ０ １０ 年 ９ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣｒＵＲＥ
Ｖ０． ６ Ｎｏ ２ １３ ． ７
Ｓ ｐ ２ １ ｅ． ００
・７ ・ ５
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ２ —０ ５０ １ ０ —８ ５ ２ １ ）７０ ７ —２
钢筋模拟成两块钢筋板 ， 矩形梁共 需要 ５ ２十２ｘ６ ＝６ ０个高斯 １ ４ ４ 积分点 。钢筋混 凝土 柱 ： 可以将 四周钢筋 模拟 成 四块 钢筋板 ， 其
平 面和竖 向均不规则 Ｂ级 高度 高层建 筑进 行 了罕遇 地震 下动
力弹塑性 时程分析 ， 评估 了该结构抗震性能 。
２ 结 构和 有限 元模型
小 。结合建筑的平立面布置 ， 楼单体采 用钢筋混凝 土框 架一 核 塔 心筒体 系。楼面采 用钢筋 混凝土 现浇楼 板 ， 围柱 子 ， 外 根据计 算
需要 ， 采用 型钢混凝 土柱 ， 以满 足结构设 计 的需要 。该结 构抗震
３ １ 结 构楼层 最 大 响应 曲线 ．
结构 弹塑性动力时程分析采用 了 Ｓ ＨＷ３地震动时程 曲线 ， 并 分别得到各条 时程 的楼层位移 、 层间位移角曲线 ， 图 １ 如 ～图 ４所 示 。可 以看到 ： 在罕遇地震作用 下该塔楼两个 方 向的最大层 间位
罕遇 地 震 下 高层 建 筑 弹 塑性 动 力 时程 反 应 分 析
刘 福 章
摘 要： 通过对一平面及 竖 向均不规则且高度超 限的高层建 筑进 行的罕遇地震 下动力弹塑性时程分析 ， 评估 此类结构在
罕遇地震作用 下的抗震设计 。
关 键 词 ： 层 建 筑 ， 遇 地 震 ， 力 弹 塑性 时程 分 析 高 罕 动 中 图分 类 号 ： ９ ３ ２ ＴＵ ７ ．５ 文献 标 识 码 ： Ａ

58超高层建筑在剪力墙结构上的弹塑性时程探讨Discuss the Elastic-plastic Time-histories of Shear Wall Structure in High-rise building■郭梅霞 1 鲁永生 2 ■Guo Meixia1 Lu Yongsheng2[摘要] 经济的繁荣带动了超高层建筑产业的迅速发展，尤其在沿海地区比较发达的城市，人们更是给予超高层建筑过于密切的关注。

随之而来所面临的是如何使建筑在罕遇的地震作用下，也能不发生倒塌现象。

解决这一问题的有效途径就是采取对结构进行弹塑性验算的方法，以此保证目标的实现。

[关键词] 超高层建筑弹塑性变形验算[Abstract] The economic prosperity led to the rapid developmentof high-rise construction industry, especially in the moredeveloped coastal areas of the city, where people give too closeattention to high-rise building, so the next step is how tomake the building does not occurs the collapse phenomenonunder the rare earthquake. Therefore, an effective way to solvethis problem is to adopt a method of elastic-plastic checkingthe structure so as to make sure the realization of the goals[Keywords] Super high-rise buildings, elastic-plastic, deformationcheck随着中国人口的急剧增加和应对经济的发展需要，建筑行业突飞猛进地发展。

高层建筑结构抗震弹塑性分析方法及抗震性能评估的研究一、本文概述本文旨在探讨高层建筑结构在地震作用下的弹塑性分析方法及其抗震性能评估。

地震是自然界中常见的灾害性事件，对人类社会和建筑结构产生深远影响。

高层建筑由于其特殊的结构特点和高度，使其在地震中更容易受到破坏。

因此，研究高层建筑结构的抗震性能，特别是在弹塑性阶段的分析和评估，对于提高建筑结构的抗震能力，减少地震灾害损失具有重要意义。

本文将首先介绍高层建筑结构抗震弹塑性分析的基本理论和方法，包括弹塑性力学基础、结构分析模型、地震动输入等。

在此基础上，探讨高层建筑结构在地震作用下的弹塑性响应特点，包括结构变形、内力分布、能量耗散等。

然后，本文将重点介绍高层建筑结构抗震性能评估的方法和技术，包括静力弹塑性分析、动力弹塑性分析、易损性分析等。

这些方法和技术可以用于评估高层建筑结构在地震中的安全性能和抗震能力。

本文还将对高层建筑结构抗震弹塑性分析方法和抗震性能评估的应用进行案例研究。

通过实际工程案例的分析，探讨不同分析方法和技术在实际工程中的应用效果，为高层建筑结构的抗震设计和评估提供参考和借鉴。

本文将对高层建筑结构抗震弹塑性分析方法和抗震性能评估的未来发展趋势进行展望，提出相关的研究建议和展望。

通过本文的研究，可以为高层建筑结构的抗震设计和评估提供更为科学、合理的方法和技术支持，有助于提高高层建筑结构的抗震能力，减少地震灾害损失。

二、高层建筑结构抗震弹塑性分析方法的研究高层建筑结构的抗震弹塑性分析是评估建筑在地震作用下的响应和性能的重要手段。

随着建筑高度的增加，结构的柔性和非线性特性愈发显著，因此，采用弹塑性分析方法可以更准确地模拟结构在地震中的实际行为。

材料本构关系的研究：高层建筑的抗震性能与其组成材料的力学特性密切相关。

研究材料在循环加载下的应力-应变关系、滞回特性以及损伤演化规律，是弹塑性分析的基础。

通过试验和数值模拟，可以建立更精确的材料本构模型，为结构分析提供数据支持。

方法 和动力 弹塑 性 分 析 方 法 （ 即 弹 塑 性 时 程 分 析
方法） ． 基于静力弹塑性分析方法 的局 限性 ， 对于 大型结构则较多的采用弹塑性时程分析方法． 弹塑
性 时程 分析方 法 能够 计 及 地 震 反应 全 过程 各 时 刻
由图 １ 可知 ， 弹塑性分析计算是结构抗震性能 设计 的手段之一 ， 对满足第 ３— ５级性 能水准的结
摘
要： 结构抗 震性 能化 设计 已在 我 国“ 超 限 高层 建 筑 工程 ” 的抗 震 设 计 中得 到 广 泛应 用， 其
中弹 塑性 时程 分析 方 法是 实现抗 震性 能化 设计 的主要 途径 ． 结 合 工程 实例 ， 利用Ｐ Ｅ Ｒ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ一 ３ Ｄ
软 件 建立 了某超 高层钢 筋 混凝 土结构 的 弹塑性模 型． 基于 Ａ Ｔ Ｃ一 ４ ０ ， Ｆ Ｅ ＭＡ一３ ５ ６规 范 ， 结合 我 国 规 范定义的性 能 目标 ， 对 关键 构件 和耗 能 构件 的抗震 性 能进 行 了评 估 ， 得 到 整体 结 构 响应 、 构件
征…． 下图 １ 归 纳 了抗震 性 能化设 计 的基本 流程． １ ． ２ 基 于性 能化 设计 的弹 塑性 分析 方法
方法． 正确的采用抗震性能化设计有利于把握超高 层 结构 的抗震 性能 ， 帮助 结构 工程 师有 针对 性地加 强结构的薄弱部位 ， 达到抗震设计要求． 其中， 选择 合适的弹塑性分析方法是 实现抗震性能化设计的 关键 ． 常用的弹塑性分析方法包含： 静力弹塑性分析
纤 维 模 拟 柱 单 元基 于平 截钢筋 的应力 一 应变 关系． 纤维截面需手动划分 ， 并可输入约束混凝土纤
维．
Ｆ Ｅ Ｍ Ａ梁模型基 于弦转角模型 ， 需手动输人塑 性铰的弯矩 一 转 角曲线． 由于缺少试验资料 ， 故通

论动力弹塑性分析在建筑结构设计中应用的若干问题摘要：近些年来，我国经济得到了较为快速的发展，越来越多的超限高层建筑被应用到人们的生活中。

基于建筑结构设计的“三水准、两阶段”原则，在大震作用下需要对建筑结构的抗震可靠性做出评估。

动力弹塑性分析（时程分析法）能详细记录建筑结构在大震作用下的地震反应，是超限结构抗震分析的重要方法，本文通过对某物业1#楼大震弹塑性受力分析，证实该结构体系可实现大震不倒的总体设防目标；并给出了转换梁受力的薄弱部位及相应的加强措施，供同行参考。

关键词：框支框架；转换层；抗震性能；弹塑性分析；动力响应一、工程概述该工程由是由七栋11层的住宅组合的小区，住宅层高2.9米，建设用地面积为64580.59m2，总建筑面积为152405.28m2。

是典型的下部地铁车辆基地和上部住宅合为一体的综合建筑群。

该工程首层为停车库及设备用房，9米平台为停车库，15米平台为住宅首层，结构15米平台设缝将上部住宅分为多塔或单塔。

二、工程特点及研究内容本工程主要特点：1．竖向体型收进地铁上盖通过结构分缝划分了多个结构单位，导致一部分地铁上盖结构单元上放置了一个住宅结构单元，另一部分放置了2个住宅结构单元；由于地铁上盖结构单元的平面尺寸大于住宅单元的平面尺寸，形成了大底盘单塔或多塔结构。

1#楼地铁上盖结构单元平面尺寸为60m*99m，住宅仅为48m*11.7m，竖向体型收进较大。

2．扭转不规则通过小震作用下分析，结构在水平地震力作用下并考虑偶然偏心时的位移比大于1.2，为扭转不规则结构。

3．竖向不规则与传统的框支剪力墙结构不同，本工程上部住宅采用钢筋混凝土框架结构，在15米平台上对住宅部分的框架柱进行了转换，形成了竖向不连续的框支框架转换结构。

本工程研究的主要内容：目前规范条文尚未有对框支框架结构的相关要求，因此研究框支框架结构在大震作用下的受力性能将是本文的主要内容；主要体现在：1，大震作用下结构整体的非线性动力响应；2，结构构件损伤与塑性的发展过程；3，框支梁在大震作用下的受力性能。

图2各条地震波与反应谱曲线对比
四、动力弹塑性时程分析
在进行非线性分析之前，应检查验证结构动力特性，本工采用2个不同力学模型的分析软件PKPM SATWE和MIDAS Building进行结构分析计算，两个模型前三阶振型的周期和振型方向见表1，由表可知结构动力特性基本一致，说明以此模型进行动力弹塑性时程分析，结果可以得到有效保证。
本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组为第一组，建筑抗震设防分类为丙类。场地土类别为II类。设计使用年限为50年。
二、结构特点及性能设计
7#楼位于地块北面，紧邻解放东路，建筑平面尺寸均为50.8mx16.8m，结构高宽比达8.87。因塔楼首层与地下室顶板存在一层的高差，故计算嵌固端取在全埋地下室底板。地下室顶板不设永久性结构缝，顶板以上塔楼与商业裙房之间设变形缝分开。缝宽大于塔楼在商业裙房顶处罕遇地震下相应的结构侧向位移，并不小于规范构造要求。因功能需求及抗侧力需要，结构布置了大量Y向长剪力墙及端柱，为满足首层7m与2层3.6m层高导致的刚度差及剪力墙稳定性需要，墙体在首层厚度提高到400，标准层逐渐收为200厚，标准层平面详图1。
弹塑性动力时程分析不仅能对结构进行定性分析，同时又可给出结构在罕遇地震下的量化性能指标，并得到结构在各个时刻的真实地震反应。分析时要考虑结构几何非线性，即P-△效应、材料非线性，建立材料应力应变关系模型来模拟钢筋混凝土的非线性，模拟结构弹塑性发展。本工程弹塑性分析应达到如下目的：评价该建筑在罕遇地震下的弹塑性行为，根据主要构件的塑性损伤情况和整体变形情况，确认结构是否满足“大震不倒”的设防水准；研究结构在大震作用下的基底剪力及最大层间位移角；针对结构薄弱部位和薄弱构件提出相应的加强措施，以指导后续设计。
根据高规4.3.5条规定，多遇地震动力弹性时程分析选取满足规范要求的5条天然波和2条人工波，各条地震波频谱与规范反应谱曲线对比见图2。动力弹塑性分析时选取其中2条天然波和1条人工波，地震波输入方向依次选取结构X、Y方向作为主方向分别对结构施加，天然波和人工波均采用了水平双向地震输入，主次方向地震波加速度峰值比例取1：0.85，主方向地震波加速度峰值为220gal，特征周期为0.4s。

超限高层结构抗震分析方法及要点目前，超限建筑工程的判别的具体实施是按照根据建质[2015]67号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对规范涉及结构不规则性的条文进行逐条检查，该检查又分为一般规则性超限检查和特别规则性超限检查。

某竖向体型收进的复杂高层建筑，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组为第三组，场地类别Ⅱ类。

地上20层（不包括机房层），结构主屋面高度为103米，本工程属于竖向体型收进体系，立面每隔五层三次收进，且收进尺寸大于《高规》3.5.5条要求。

平面布置偏心率较大，属于平面不规则竖向不规则结构。

2 针对上述超限建筑的结构抗震性能目标的确定根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，并参考《建筑工程抗震性态设计通则》，综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构本身特点、建造费用和修复难易程度等因素，根据《高规》对抗震性能目标的划分，结构抗震性能目标定为C级。

性能目标C是指小震下满足结构抗震性能水准1的要求，中震下满足性能水准3的要求，大震下满足性能水准4的要求。

其性能目标的细化如下表所示：3 结构分析方法及步骤3.1 多遇地震分析（1）应用SATWE和YJK、PMSAP结构分析软件分别对结构分析，对比结构的阵型、周期和质量等，用以验证软件结构计算结果的一致性和准确性。

（2）通过分析比较结构在各种作用效应组合下的整体性能指标，进一步验证两种计算模型的一致性和准确性，并验证结构的整体性能指标和构件的内力分布是否符合设计规范的要求和结构抗震概念设计的原则。

（3）多遇地震下的弹性时程分析，按建筑场地类别和设计地震分组选用5条实际强震记录和2条人工模拟地震地面加速度时程曲线，通过YJK模型对结构进行小震弹性时程分析，以确定地震波弹性时程分析结果的有效性。

3.2 设防地震分析（1）采用SATWE/YJK软件进行中震弹性及中震不屈服计算，复核各类构件是否达到性能目标C在中震作用下对构件性能水准的要求。

性能为基准的抗震世刊指导文件。水文乐川荚旧规范ＡＴｃ４０…以发美闰联爿ｆ紧急事务管理暑（ＦＥＭＡ【５１） 第３５６号文件“建筑抗震修复预标准其说明”所提供的结构构件弹塑性变形町接受限值。
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３
４地震加戴 根据《建筑抗震醍汁规范》ＧＢ５０叭１ ２。０１州《高屡建筑混凝｝。结构技术川程》¨１』３ ２∞２以及没
计院的建议，此次分析选取了甲遇地震ｒ的目ｆ凡然波年¨蛔人Ｔ波，Ｍ州为了分析ｒ｝・震作用ｒ的结 构性能，将小震人Ｔ波放大２ ８ｌ倍，得到中Ｊｌ地震波，考虑ｒｌ，震ｒ时结构性能彤…。按《规范》艘定． 在所采用的这些地震记录中，两个分毓峰值加速度的比值符合咀Ｆ比值要求ｘ：Ｙ＝０ ５５曲／一２，人震３１０ ｃｍ＾２）．在此接础上．阿乘以方向系数（ｘ：ｖ
０
６４（ｖ）藩』；；的楼』剁。；问抗侧
山结构的受卿承找山。ｊ ｊ联受蜉承城力的比值为０ ７０。四Ⅲ＿Ａ脎以｝．上体结构收进的水平凡０与ｒ郝 楼腻之比人于２５％。除此以外，…十受建筑粕置及功能使川ｊ‘的限制，建筑物顾部（们层以１）正法 设咒忡臂桁粜，『…Ｘ在１５ Ｊ；：和３ｌ Ｊ，：世仲臂桁架。仲付桁架规格为：ｒ Ｆ丝９０。“。０ｘ２５ｘ２５，腹¨
和拉』七衙环的刚度践复。通常认为．Ｊｌ有当应变大Ｊ。０ ０２５时，制筋才能进入强化阶段，『ｍ在实际结 构中为控制裂缝∞过火开胜， 般控制受拉钢筋麻变不大丁０ ０ｌ。在普通钢筋混凝ｉ。中．在甲截面假
定下，即便拒强震忭用下，铡筋也搬难进入强化阶段。…此分析，并学虑到Ｔ程ｌ：的适用性，本文采 川．折线动力删化模型来模拟铡筋存反堑柑找作用Ｆ的口一ｅ咒系。芍虑钢材的强化段，钢材的弹性 模昼为Ｅ．强化段的弹他模母为０ ０ｌＥ，。如图６所示。

主要 抗 侧 力构 件 模 型 的 对 比
Ｐｅ ｆ ｍ ． ｒｏｒ ３Ｄ Ａｂａ ｕｓ ｑ
非 线 性 分析 能 力 ，在 航 空汽 车石 油 等众 多领 域 的有 广泛 的应 用 ，在 我 国用
计 算地 震质 量 Ａ ａ ｕ 进 行 建筑结 构 的弹 塑 ｂ ｑｓ
２ ０９ ０ ｏ ９ ，６ ｎ ｔ
领 域较 为 认 可 且 应用 较 多 的程 序 ， 体现 了 “ 于性 基 能 的抗 震 设 计 ” 的思 想 ， 能够 实 现 基 于 Ａ Ｃ ４ Ｔ 一 ０和
Ｆ Ｍ 一 ４ 对 结构 进 行抗 震性 能评 估 。Ａ ａ ｕ ＥＡ４０ ｂ ｑ ｓ足通用
地址 ： 深圳市福 田区中审人 厦 ８楼
，
１模型 与相关参数
１ １整体模 型 ．
； 其他 部分 用 弹 性 壳 元 模 拟
１ 层 （ 高 ３ ．ｍ ６ ．ｍ 从塔 楼 外伸 大悬 臂 ，Ｘ向 Ｏ 标 ８７￣ ３１）
两 侧外伸 ５ ｍ ４ ，Ｙ向两侧外 伸 ２ ｍ ２ ，形 成 １ ２ ６ ｍ× ９ ｍ ８ 的大悬 臂裙楼 ，Ｘ向外伸 １ ｍ 设支 撑一 道 以支撑 裙 ８处 楼 的 竖 向荷 载 。整体 结 构体 系 可 以认 为 由三 部 分构
成 ：（） 楼部 分为框 筒 结构 ， 由核心 筒和 外 围框 架 １塔
构成， 而框 架梁 柱大 都为 型钢混 凝土 或钢 管混凝 土组
灞一
合 构件 ；（） ２ 大悬 臂裙楼 部 分为钢 桁架 体系 ；（） 部 ３底 支 撑 则 由钢 管 混 凝 土 和 钢 桁 架构 成 。
根据 《 高规 》的规 定 ，Ｂ 高度钢 筋混 凝 土框架 级
地 震作 用下的整体反应 指标 和构件损伤 情况进行 了对 比，结 果表 明，三个程序得到 的整体反应计算 结

浅谈弹塑性动力时程分析方法对于结构地震响应分析方法，发展到目前为止，可以归纳为以下三个发展阶段：静力法、拟静力法（即反应谱法）、动力法（主要为时程分析法）。

在结构进入弹塑性阶段后，结构的一些构件进入屈服状态、结构刚度发生变化、产生塑性区域。

而弹性静力法忽略了结构的动力特性和结构的非刚性等重要特性，此时已经不再适用，因此使用弹性静力法已经不能满足现代建筑结构的设计要求。

反应谱法能考虑结构的动力特性及其与地震作用之间的相互关系，但它不能给出结构地震反应的全过程，更无法给出各构件进入弹塑性变形阶段的内力和变形状态。

为了研究和计算高层建筑结构的弹塑性变形，有必要进行结构的弹塑性分析。

目前，结构的弹塑性分析主要分为弹塑性动力分析和弹塑性静力分析两大类[1] [2]。

1 现有弹塑性分析方法综述1.1 静力弹塑性分析方法静力弹塑性分析方法，即我们常说的Push-over法，主要用于进行变形验算，尤其是在大震下的抗倒塌验算。

它是结构地震相应分析的简化方法[3] [4] [5]。

Push-over法基本步骤大致如下[1]：（1）建立结构的计算模型、确定构件的相关参数以及要采用的恢复力模型。

（2）求出作用在结构上的竖向荷载并求出结构在竖向荷载作用下的内力，以便和水平荷载作用下的内力进行组合。

（3）根据结构的具体情况，确定对结构施加的水平荷载分布形式：倒三角或与第一振型等小的水平荷载模式。

水平荷载施加于各楼层的质心处，逐渐单调增加侧向力，以产生的那里跟善意不计算所得的内力叠加后，刚好使一个或者一批构件开列进入屈服状态为宜。

（4）对于上一步进入屈服的构件进行修改，形成一个“新”的结构，修改结构的刚度矩阵并求出“新”结构的自振周期，不断重复第3步直到结构的侧向位移达到预定的目标位移、或是结构变成为机构为止。

记录每一步的结构自振周期并累计每一步施加的荷载。

（5）将每一个不同的结构自振周期及其对应的水平力总量与结构自重（重力荷載代表值）的比值（地震影响系数）绘成曲线，也把相应场地的各条反应谱曲线绘在一起，以此来评估结构的抗震性能。

某超高办公楼罕遇地震作用下动力弹塑性时程分析要点发表时间：2019-10-17T14:56:38.940Z 来源：《建筑细部》2019年第8期作者：胡凯[导读] 本办公楼项目位于安徽省合肥市滨湖新区用地面积约1.6万平方米，容积率6.0，总建筑面积约12.6万平方米。

深圳市建筑设计研究总院有限公司广东深圳 518000摘要：某超高办公楼项目为超A类高度办公楼，地下3层，地上40层，主要屋面高度179.9米，采用框架-核心筒结构体系，由于建筑平面宽度及核心筒宽度均较窄，结合建筑避难层设置钢支撑，为避免X向与Y向刚度相差过大，仅在Y向边榀框架上设置钢支撑，本项目采用PKPM系列软件中的SATWE模块，MIDAS Building软件对结构进行整体对比分析，本文简要介绍了采用MIDAS Building软件对结构罕遇地震作用下动力弹塑性时程分析。

1、工程概况本办公楼项目位于安徽省合肥市滨湖新区用地面积约1.6万平方米，容积率6.0，总建筑面积约12.6万平方米。

地上包含一栋179.9米超高层办公塔楼及7层裙房，地下设三层地下室。

项目地块占地平面尺寸约70m～105.6 x102m，地下3层，地上塔楼建筑层数40层（不包括三层构架），塔楼房屋高度179.9m，裙房7层，裙房房屋高度31.7m，地上各层层高均为4.5m，塔楼避难层层高4.4m，地下一层层高5.4m，地下二层层高4.8m，地下三层层高3.7m，主要建筑功能为办公，建筑效果图详见图1，建筑标准层平面图详见图2。

图1 图2工程抗震设防烈度为7度，为避免平面严重不规则，在塔楼与裙楼交接部位设置抗震缝，使得塔楼与裙楼脱开，本文仅针对超高塔楼。

2、结构体系本塔楼结构采用框架-核心筒结构，核心筒尺寸为36.6米x10.1米，Y向宽度较窄，为保证结构侧向刚度，结合建筑避难层位置，在12层、23层及34层避难层Y向边榀框架设置Y向腰桁架，并且为有效控制结构扭转效应，钢支撑设置在边榀框架上，支撑相关的框架梁及框架柱均设置钢骨。

超限高层建筑的抗震设计流程发表时间：2019-07-23T17:19:15.297Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：曹国锋[导读]广州宝贤华瀚建筑工程设计有限公司 51000关键词：超高层建筑结构；性能目标；性能水准；弹塑性时程分析一、结构布置在保证结构安全的前提下，同时满足建筑功能性、经济性、美观性，是结构设计的基本任务，受力合理、传力路径明确的结构布置是实现结构设计任务的基本保证。

在超限高层建筑设计中，由于结构的总指标通常是地震、风等水平力控制，因此抗侧力结构体系的合理设计就尤为重要，合理的结构布置是超高层建筑结构体系分析的关键。

二、结构小震分析要点首先，跟一般结构一样，必须满足小震下各项规范的指标。

跟普通非超限项目结构不一样的是，必须采用两种软件相互核对（国内与国外软件各一种）。

两种软件分析的计算结果，主要比较的指标有：结构总质量、结构前三周期的大小和扭转特性、底部剪力、楼层位移、层间位移角及最大位移角出现的楼层等，两种软件分析的结果应基本相同。

偏差略大的指标要分析出现偏差的原因，必要时还可再增加一种软件分析。

其次，应补充弹性时程分析。

通常超高层结构的弹性时程分析是选5条天然波和2条人工波来计算，所选的地震波，应与结构的前三周期具有相同的频谱特性，主要周期点对应的差异不超过20%。

天然波必须根据结构的场地特征周期、基本烈度，选取已发生过的强震记录。

天然波可以通过结构计算软件库、互联网以及同行业总结的地震波库等途径，找到合适的波形。

人工波可以通过软件的拟合得到。

按《建筑抗震设计规范》规定，结构反应谱分析结果与时程分析结果平均值进行包络设计（选7条波时），找到需要放大地震效应的楼层，放大反应谱法的相应楼层的地震效应，指导施工图设计。

三、结构中、大震分析要求首先，超高层结构中大震分析前，首先需要确定好结构的整体性能目标。

一般的超限高层住宅、办公楼的性能目标选为C级。

若超高层存在个别转换构件等特别重要的构件时，也常常把这些重要的构件的性能目标定为B级。

第38卷第6期2012年12月四川建筑科学研究Sichuan Building Science收稿日期：2011-05-09作者简介：王燕燕（1984－），女，河南焦作人，助理工程师，主要从事结构设计工作。

E －mail ：0222yw@163．com基于MIDAS-Building 的某超限高层建筑静力弹塑性分析王燕燕1，莫海鸿2（1．广东省城乡规划设计研究院，广东广州510290；2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州510640）摘要：结合工程设计实例，应用MIDAS-Building 结构软件对一个超限高层大底盘塔楼剪力墙结构进行计算分析和结构设计，在满足“小震不坏”、“中震可修”的前提下，寻求结构在“大震”作用下的性态。

通过对该结构的静力弹塑性分析，介绍了静力弹塑性计算分析的模型和分析方法，通过控制薄弱部位弹塑性层间位移角、塑性铰分布和结构性能点出现前后结构性能分析，采取有针对性的加强措施来实现“大震不倒”的设防目标。

关键词：超限高层建筑；静力弹塑性分析；MIDAS-Building 中图分类号：TU313文献标识码：B文章编号：1008－1933（2012）06－181－050引言随着建筑结构的体形日趋多样化、复杂化，必然造成结构的平面或竖向不规则，必然引起某些结构措施超出规范的限制，成为超限结构。

完全采用弹性理论进行结构分析计算和设计已经难以反映超限结构的实际受力情况，弹塑性分析方法逐渐显得越来越重要，考虑结构非线性特性来分析和检验结构的抗震性能已成为一个明显的趋势。

结构静力弹塑性分析方法（push-over ）是现阶段基于性能的结构抗震性能评估方法，GB50011—2010《建筑抗震设计规范》和JGJ3—2002《高层混凝土结构技术规程》中明确规定对于体型复杂、刚度和承载力分布不均匀的不规则结构需进行结构弹塑性变形验算［1］。

弹塑性动力时程分析法和弹塑性静力分析法均可用于结构弹塑性变形计算，其中静力弹塑性分析法是一种计算结构弹塑性地震反应的简化方法，该方法比弹塑性动力时程分析法简单实用，更易为广大工程设计人员掌握。