上海中心弹塑性时程分析报告

静力弹塑性分析方法（Pushover方法）与动力弹塑性分析方法的优缺点比较一、Pushover分析法1、Pushover分析法优点：（1）作为一种简化的非线性分析方法，Pushover方法能够从整体上把握结构的抗侧力性能，可以对结构关键机构及单元进行评估，找到结构的薄弱环节，从而为设计改进提供参考。

（2）非线性静力分析可以获得较为稳定的分析结果，减小分析结果的偶然性，同时花费较少的时间和劳力，较之时程分析方法有较强的实际应用价值。

2、Pushover分析法缺点：（1）它假定所有的多自由度体系均可简化为等效单自由度体系，这一理论假定没有十分严密的理论基础。

（2）对建筑物进行Pushover分析时首先要确定一个合理的目标位移和水平加载方式，其分析结果的精确度很大程度上依赖于这两者的选择。

（3）只能从整体上考察结构的性能，得到的结果较为粗糙。

且在过程中未考虑结构在反复加载过程中损伤的累积及刚度的变化。

不能完全真实反应结构在地震作用下性状。

二、弹塑性时程分析法1、时程分析法优点：（1）采用地震动加速度时程曲线作为输入，进行结构地震反应分析，从而全面考虑了强震三要素，也自然地考虑了地震动丰富的长周期分量对高层建筑的不利影响。

（2）采用结构弹塑性全过程恢复力特性曲线来表征结构的力学性质，从而比较确切地、具体地和细致地给出结构的弹塑性地震反应。

（3）能给出结构中各构件和杆件出现塑性铰的时刻和顺序，从而可以判明结构的屈服机制。

（4）对于非等强结构，能找出结构的薄弱环节，并能计算出柔弱楼层的塑性变形集中效应。

2、时程分析法缺点：（1）时程分析的最大缺点在于时程分析的结果与所选取的地震动输入有关，地震动时称所含频频成分对结构的模态n向应有选择放大作用，所以不同时称输入结果差异很大。

（2）时程分析法采用逐步积分的方法对动力方程进行直接积分，从而求得结构在地震过程中每一瞬时的位移、速度和加速度反应。

所以此法的计算工作十分繁重，必须借助于计算机才能完成。

上海中心大厦塔楼结构设计丁洁民，巢斯，赵昕同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海市四平路1239号目录上海中心大厦塔楼结构设计 (1)摘要 (2)1 工程概况 (3)2 结构体系 (4)3 主要分析结果 (6)3.1 结构动力特性 (6)3.2 地震作用分析结果 (6)3.3 风荷载分析结果 (7)4 关键设计问题 (8)4.1 巨柱受力性态分析及设计 (8)4.2 组合钢板剪力墙设计 (11)4.3 基于性能的抗震设计 (12)4.4 风工程研究 (13)4.5 结构控制 (13)4.6 弹塑性动力分析 (14)4.7 考虑施工过程的非荷载效应分析 (15)4.8 抗连续倒塌分析 (16)5 结论 (17)6 参考文献 (18)摘要上海中心大厦建筑高度为632m，位于台风影响区和7度抗震设防地区，建成后将成为中国第一高楼。

由于高度超高、建筑形态复杂、风荷载及地震作用显著，为实现其高效和安全的结构设计，需解决众多的技术难题。

本文对上海中心大厦的结构设计进行了介绍。

首先介绍了项目概况，包括项目定位及功能、设计团队构成、建筑形态特征以及采用的基础形式。

其次对结构体系构成和主要的结构分析结果进行介绍，主要内容包括本项目采用的巨型框架-伸臂-核心筒混合结构体系的各组成部分和主要的地震和风荷载分析结果。

最后对项目结构设计的关键技术问题进行了介绍，包括巨柱受力性态分析、组合钢板剪力墙设计、基于性能的抗震设计、风工程研究、结构控制、弹塑性动力分析、非荷载效应分析以及抗连续倒塌分析等。

关键词：上海中心大厦、结构设计、巨型框架-伸臂-核心筒体系、混合结构1 工程概况上海中心大厦位于上海陆家嘴金融中心区Z3-1地块，基地邻近有上海金茂大厦、上海环球金融中心等多幢超高层建筑。

上海中心大厦建成后将成为满足公众审美层面与专业审美层面的标志性、地标性建筑，成为商务活动中心，商务交流休憩中心和市民休闲娱乐中心。

该项目用地面积30370平米，地上建筑面积38万平米，地下建筑面积16万平米，建筑总高度为632m，结构高度为574m。

孙玉萍(1995)在空间网架结构的弹塑性动力分析问题中提出了考虑杆件真实工作性态的模型多折线模型，并在此基础上进一步推导出结构的弹塑性刚度、团聚质量阵和阻尼阵。

【[1] 孙玉萍.空间网架结构弹塑性时程分析的关键技术[J].甘肃工业大学学报.1998,24(1):98-103.】程绍革(2000)等系统分析了现有弹塑性分析方法，并通过一工程实例及模型试验研究，提出了如梁的强剪弱弯验算、节点承载力验算，建议增加结构损伤度的计算等具体应用时应注意的几个问题，并建立结构损伤度与抗震设计三水准的关系。

【[2] 程绍革,王理,张允顺.弹塑性时程分析方法及其应用[J].建筑结构学报.2000,21(1):52-56.】王滋军(2001)等用杆模型编制了钢筋混凝土异形柱框架结构的弹塑性时程分析程序FEANT，并采用该程序对一中高层大开间钢筋混凝土异形柱框架结构振动台试验模型进行了计算分析，计算值与试验值吻合较好，能满足工程需要。

【[3] 王滋军,刘伟庆,蒋永生.中高层钢筋混凝土异形柱框架结构弹塑性时程分析[J]. 地震工程与工程振动.2001,21(3):60-64.】王焕定(2001)等采用层等效剪切型模型编制了相应的计算软件，对18层配筋砌体住宅进行了弹塑性时程分析，给出了可供参考的一些初步结论。

【[4] 王焕定,王铁英,张永山.高层配筋砌体建筑弹塑性时程分析程序开发中的若干问题[J].哈尔滨建筑大学学报.2001,34(5):6-10.】李向真(2002)等采用分段变刚度杆系模型理论，对高层钢管混凝土结构简化模型进行非线性弹塑性时程分析。

【[5] 李向真,程国亮,于德介,周福霖.钢管混凝土结构的弹塑性时程分析[J].世界地震工程.2002,18(1):73-46.】孙武(2002)等利用MA TLAB编制了振型分解反应谱法计算程序。

结合具体实例对多质点弹性体系的特性参数周期和振型进行了计算。

对质量和刚度两特性参数的影响进行了分析。

超高层建筑结构与弹塑性动力时程分析法一、前言随着经济的不断发展，城市内部的建筑物高度不断被刷新，各种高层建筑以及超高层建筑被不断的建设，对于这类建筑结构不能进行简单的叠加计算，需要依靠具有科学性的计算方法进行分析。

现如今常用的分析法是弹塑性动力时程分析法，这种分析法具有较高的精确度和准确度，可以对建筑结构进行定性分析，同时可以更好地反应地震对建筑物的影响。

二、工程概况某大型建筑地下2 层，地上33层，总建筑面积约为30 万m。

本工程±0.00 以下由裙房连为整体，±0.00 以上依据层数、高度、结构体系的不同共分为3 个单体，A 座，D 座与商业裙房构成大底盘单塔结构， B 座，C 座与商业裙房构成大底盘双塔结构。

本文论述仅针对B 座，C 座。

建筑结构设计使用年限：50 年；建筑结构安全等级：二级，对应结构重要性系数为1.0；抗震设防类别：根据规范GB50223—2008，本工程商业部分属人流密集的大型多层商场，抗震设防类别为重点设防类（乙）类建筑，写字楼部分抗震设防类别为标准设防类（丙）类建筑；抗震设防烈度为8 度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.20g；建筑场地类别：Ⅲ类；场地特征周期：0.45。

三、弹塑性动力、静力分析力学模型1.层模型它是把结构按层静力等效成质量弹簧串，然后再进行弹塑性动力反应分析。

层模型只能通过时程分析找到薄弱层，不能找到具体的薄弱杆件。

层模型动力时程分析计算由两部分组成，前一部分是层静力特性计算，这部分实际上就是一个小型的计算程序，采用增量法和能量法相结合，逐层计算结构的层间全曲线，并拟合成恢复力骨架曲线，并用三个点来简化描述该骨架曲线，即三线型骨架曲线，以此作为层刚度变化的控制点；后一部分是动力时程响应计算，基于集中质量、串联弹簧模型描述的层模型，采用Wilson—θ法计算结構的动力响应。

2.平面模型平面模型针对的是结构的一个局部——“榀”，对一榀框架进行时程分析，直接找出薄弱的杆件。

塑性仿真分析实验报告实验目的：本实验旨在通过塑性仿真分析，研究材料在塑性变形过程中的力学行为，并对其力学性质进行评估。

实验设备和材料：1. 塑性仿真分析软件：使用ABAQUS软件进行塑性仿真分析。

2. 实验材料：选用了常见的工程材料进行塑性仿真分析，如钢材、铝材等。

实验步骤：1. 准备模型：首先，根据实验要求，在ABAQUS软件中建立材料模型。

根据实验需要，选择相应的材料，并进行网格划分。

2. 施加载荷：根据实验要求，给模型施加合适的力加载条件。

根据实验设计方案，可施加静力加载或动力加载。

3. 运行仿真：在设定合适的仿真参数后，开始运行塑性仿真分析。

软件将模拟材料的塑性变形过程，并记录相应的力学行为。

4. 结果分析：分析仿真结果，获取并评估材料在塑性变形过程中的力学性质。

通过查看应力-应变曲线、位移-时间曲线等数据，了解材料的强度、韧性等性能。

实验结果与讨论：根据塑性仿真分析的结果，得到了材料的应力-应变曲线，位移-时间曲线等数据。

通过分析这些曲线，可以获得材料的以下性能指标：1. 屈服强度（yield strength）：可以通过应力-应变曲线中的屈服点来确定材料的屈服强度。

屈服强度是材料开始发生塑性变形的应力值。

2. 极限强度（ultimate strength）：可以通过应力-应变曲线中的最大点来确定。

极限强度是材料能够承受的最大应力值。

3. 韧性指标（toughness）：可以通过应力-应变曲线下方的面积来确定。

韧性指标体现了材料的吸能能力，即材料在受力过程中能够吸收的能量。

根据实验结果和上述性能指标，我们可以评估材料在塑性变形过程中的力学性质，并与实际应用需要进行比较。

这些评估结果对于工程材料的选用、设计和制造具有重要的指导意义。

结论：通过塑性仿真分析实验，我们研究了材料在塑性变形过程中的力学行为，并评估了其力学性质。

通过分析实验结果，我们得到了材料的应力-应变曲线、位移-时间曲线等数据，并计算了屈服强度、极限强度和韧性指标等性能指标。

超高层建筑结构 benchmark 模型及其地震反应分析吕西林;姜淳;蒋欢军【摘要】参照上海中心，根据设定的性能目标设计了一个超高层建筑结构的benchmark 模型用于超高层建筑结构抗震研究。

该结构总高度为606．1 m，抗震设防烈度为7度，场地类别为 IV 类，设计分组为第一组。

该结构采用巨型框架－核心筒－伸臂桁架钢－混凝土混合结构体系，8道环带桁架将结构分为9个区，环带桁架与型钢混凝土巨柱共同构成了巨型框架结构体系，并通过6道伸臂桁架与核心筒相连，共同承受水平荷载。

利用 PERFORM－3D 软件建立了结构的非线性数值计算模型，对结构进行了弹塑性地震反应分析，验证了结构的抗震性能。

计算结果表明，满足现行设计规范的该超高层结构在大震作用下具有较大的安全余量。

%This paper proposes a benchmark model of mega-tall buildings for investigating the seismic performance.The structure is designed based on the prototype of Shanghai Tower with the specific seismic performance objective.The total height of the structure is 606.1 m,with the seismic fortification of intensity of 7.The soil type is IV,and the seismic design class is the 1st class.The mega frame-core tube with outriggers steel-concrete composite structure system is adopped.The structure is divided into 9 zones by 8 belted trusses which form the mega frame system together with SRC mega-columns.The mega frame is connected to the core tube with 6 outrigger trusses,resisting the lateral load together.The elasto-plastic analysis of the model is conducted to validate the seismic performance by using PERFORM-3D software.The result shows that thestructure which meets the requirements of the current design code has a considerable safety margin under severe earthquakes.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】8页(P100-107)【关键词】超高层建筑;Benchmark 模型;抗震性能;数值模拟【作者】吕西林;姜淳;蒋欢军【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092;同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092;同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092【正文语种】中文Abstract This paper proposes a benchmark model of mega-tall buildings for investigating the seismic performance．The structure is designed based on the prototype of Shanghai Tower with the specific seismic performance objective．The total height of the structure is 606．1 m，with the seismic fortification of intensity of 7．The soil type is IV，and the seismic design class is the 1st class．The mega frame-core tube with outriggers steel-concrete composite structure system is adopped．The structure is divided into 9 zones by 8 belted trusses which form the mega frame system together with SRC mega-columns．The mega frame is connected to the core tube with 6 outrigger trusses，resisting the lateral load together．The elasto-plastic analysis of the model is conducted tovalidate the seismic performance by using PERFORM-3D software．The result shows that the structure which meets the requirements of the current design code has a considerable safety margin under severe earthquakes．Keywords mega-tall building，benchmark model，seismic performance，numerical simulation随着我国经济的快速发展，超高层建筑结构普遍出现在我国的各大城市，超高层结构的抗震问题也成了学术界研究的一个热点。

建筑结构爆破地震反应弹塑性精细时程分析[摘要]根据爆破的地震影响下的建筑的结构安全方面评价的分析，提出使用时程的分析方式进行整体的评价爆破方面的地震波安全程度，成立比较精确的结构弹塑性方面的动力研究结构的方式，制定了建筑结构中的爆破地震的反应中弹塑性的时程研究过程。

本文就建筑机构爆破地震反应弹塑性精细时程进行分析。

[关键词]建筑结构爆破地震弹塑性精细时程中图分类号：tu973.2 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）10-0129-01建筑的结构在爆破的地震波的影响中作出的安全评价长久以来都是人们非常重视的问题。

一些爆破的安全制度中也有很的明确规定，要将爆破的地震波动频率的峰值进行安全地振动的速度要求，但是地震波动的速度与主要频率的选择和采用都有着很大的困难。

现在所设计的结构都是根据抗震的规则来进行预防的设置的，但爆破的地震和自然的地震还是有着非常明显的不同。

必须采用时程的分析研究，才可以精准地断定爆破地震的状况下，结构产生动力的反应，从而进行全方位爆破震波的安全性的评估。

爆破的振动产生的破坏其实就是动态的随机的破坏情况。

从动力学的角度研究结构振动的动力反应，这个已经是分析振动对结构造成破坏的有效途径。

使用成熟一点的响应谱的理论方式来研究结构体处在不一样的动力环境中的爆破振动的反应，并且得到了一些成果。

但是，响应谱的理论是根据单个的自由程度系统的弹性的动力进行研究，不可以完全地表现出爆破时地震波对多个自由度的系统弹塑性的动力特点。

将实际测量的爆破的地震记录与爆破的震波模仿当作基础，通过时程的研究方式与有限元的原理研究结构将进行爆破震波与自然震波的环境中所出现的动力反应的不同。

但这样的方式都差分近似，并且对时间都特别地敏锐，并且精确度也不够高，在计算的时候会遇到一些问题。

1、结构的爆破地震响应中弹塑性的动力研究（一）结构中爆破地震响应中弹塑性的动力研究通过爆破的地震波的影响，结构体通常会从弹性的形态步入到弹塑性的形态，分析弹塑性的结构系统在爆破的地震环境里面的动力影响是非常有价值的，使用机制的质量方式或者是有限元的方式，获得n个自由方面结构体的动力计算方式。

建筑工程结构动力弹塑性时程分析摘要：本文主要对深圳某建筑工程结构动力弹塑性时程情况进行了分析，包括弹塑性分析方法、单元类型及有限元模型、抗震情况等，最后对该工程的总体抗震性能作出评价，并提出建议。

关键词：结构; 动力弹塑性; 时程分析; ABAQUSAbstract: this paper mainly to the shenzhen a building engineering structure dynamic elastic-plastic time history analysis, including elasto-plastic analysis method, the unit type and finite element model, such as seismic situation, and finally, the engineering of the overall seismic performance evaluation to make, and puts forward some Suggestions.Keywords: structure; Dynamic elastic-plastic; Time history analysis; ABAQUS 工程概况该项目位于深圳地铁3号线六约站原检修主厂房的上部，为12层的保障性住房。

原检修主厂房为纯框架结构水平向跨度为12m，竖向跨度为18m及21m。

层高12.3m，基础为人工挖孔桩。

本次设计是在原有已完工建筑基础上进行。

先设一层转换层，层高7.2m，然后是塔楼部分，均为12层，结构形式为剪力墙结构。

工程特点：一是转换结构，塔楼没有墙肢落地；二是大跨结构，混凝土转换梁最大跨度达21m；三是竖向刚度突变，首层层高12.3m，第二层层高7.2m。

结构动力弹塑性时程分析（一）弹塑性分析方法目前常用的弹塑性分析方法从分析理论上分有静力弹塑性（pushover）和动力弹塑性两类，从数值积分方法上分有隐式积分和显式积分两类。

上海中心结构抗震设计研究1． 工程介绍坐落于浦东陆家嘴商业中心区的上海中心大厦是一幢综合性超高层建筑，其功能区域包括办公、商业、酒店、观光娱乐、会议中心和交易六大功能区域，具体分为大众商业娱乐区域，低、中高档办公区域，企业会馆区域，精品酒店区域，顶部功能体验空间等。

地上可容许建筑面积（FAR ）大约为380，000平米。

其中包括地上120层办公楼层（塔尖高度为632米，结构高度574.6米），还包括一个5层的商业裙楼用作奢侈品零售，办公和酒店大堂，饭店，会议和宴会等。

此外，5层地下部分设计用作零售、泊车、保养和机电功能。

上海中心采用中心混凝土剪力墙筒体结构，通过8个加强层，与巨型型钢混凝土超级柱相连接，并同时将整个建筑沿高度方向分为了9个区段。

（Zone1 to Zone 9）通过筒体结构与巨型柱的共同作用，承受竖向荷载、水平侧向力以及地震荷载。

加强层由空间的外伸臂桁架、带状桁架、以及空间杆件体系和楼板组成，带状桁架将外围的八根（上部区域四根）巨筒体结构巨型柱加强层巨型柱 核心筒巨型角柱外伸臂桁架带状桁架型柱圈成一体，外伸臂桁架则将巨型柱与核心筒联系在一起，传递水平以及竖向荷载。

上海中心结构体系复杂：（1）结构高度及高宽比都超过《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）的规定限值；（2）结构类型为混合结构。

中心为核心筒体，与外部四个巨型柱以及四个巨型角柱构成结构主体；通过外伸臂将核心筒与巨型柱联系在一起；通过带状桁架将巨型柱围成整体；带状桁架采用钢桁架；巨型柱采用型钢混凝土。

（3）沿结构高度方向按每一个加强层设置一道外伸臂桁架。

伸臂桁架采用两层高的钢桁架。

（4）沿结构高度方向按每一个加强层设置一套带状桁架，把外围柱子的荷载传递给巨型柱。

（5）建筑物采用了多重抗侧力体系。

鉴于此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、有效的设计手段和构造措施外，应当对该结构进行基于性态的抗震设计研究，通过非线性有限元手段，更深入、直观、全面地研究该结构的抗震性能。