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经济的发展和人口的集中使得我国一线二线城市中超高层建筑的使用越来越普遍。处于高烈度地区的建筑,伴随着结构高度的增加,水平荷载尤其是地震荷载成为决定结构布置和影响结构安全的主要因素。建立准确的有限元模型并进行弹塑性分析有助于设计人员了解结构在地震作用下的振动特性,衡量所采取的结构方案是否能够满足抗震设防需求,以及在保证结构安全的情况下考虑结构优化设计以提高经济性。一直以来由于计算机计算能力的限制和有限元软件不够完善,国内外对超高层建筑的地震分析常采用简化模型进行计算,对于超高层结构来讲,其在地震下结构的位移反应较大,用这些近似的计算方法来模拟结构的非线性特征就容易差生较大的误差,有时甚至通过计算得出与实际相反的结论。针对上述情况,如何能够较为准确地考虑材料模型和各构件的弹塑性模型、真实模拟实际结构成为弹塑性分析要解决的问题。 本文以采用带加强层的高层框架-核心筒结构形式的实际建筑为研究对象,利用PKPM软件设计模型建立剪力墙、楼板及梁柱的混凝土、实配钢筋及型钢的几何模型,进行结构抗震设计及验算。用有限元分析软件SAUSAGE进行建模,研究结构抗震性能,进一步进行结构方案优化设计。后者模型考虑材料的弹塑性本构关系、地震作用的非线性边界条件、几何模型的大变形效应,采用精细的网格划分模拟结构构件的非线性行为。根据SAUSAGE软件所建立的结构模型对结构主体进行模态分析,考查其固有动力特性,分析结构振动形态。同时对比SATWE和SAUSAGE模态分析结果,验证SAUSAGE模型的合理性。 运用SAUSAGE软件对结构主体进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。整理并给出了弹塑性时程分析结构整体的计算结果(包括基底剪力、层剪力,楼层位移角,顶点位移时程结果),针对结构振动特性和计算结果提出了布置方案调整的设计建议。根据结构各部分构件的损伤云图,结合文中提出的损伤评价方法针对结构核心筒及梁板柱的损伤程度提出评价意见;根据罕遇地震下结构的薄弱部位的分布情况,针对设计方案不合理之处提出改进建议。 在此基础上,根据上述建议对结构进行优化调整。介绍了结构优化调整目标和调整方案,主要是对部分剪力墙开洞进行调整以减小剪力墙的损伤。对调整后的结构进行建模和罕遇烈度下的弹塑性时程分析,结构损伤程度有所减小,结构安全性有所提高,验证了调整方案的合理性和可行性,并据此总结有关规律,针对类似的剪力墙结构设计提出若干建议。