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摘要:将静力弹塑性分析方法应用在高层结构设计之中,对某高层案例使用PKPM软件中PUSH&EPDA程序实施动力时程分析以及静力弹塑性分析,将最终获取的两种结果展开对比。
关键词:分析方法;高层结构;设计
一、项目简介
我国南方地区一座城市综合区域的塔楼建筑,地面以上共57层,整体高度为175m,该建筑总面积为4万平方米,底部两层高度为4.5m,其他楼层的高度为3m,墙柱施工采用的混凝土强度等级,从下到上进行减少(C50~C30)。设计使用寿命50年,建筑安全等级为二级,丙类建筑,地震设防烈度6度,地震分组为第一组,结构所在区域的场地类型为Ⅲ类,场地特征周期0.45s,地面粗糙度C类[1]。
二、Pushover方法在高层结构设计中的应用
对该建筑物所有时期地震产生作用的数据进行分析,需满足下述表1当中的要求。
对小型地震实施弹性计算期间,以地震烈度7度进行计算,地震影响系数采用0.08(中震以及大震在进行计算时,仍旧使用6度参数)。结构首先使用SATWE分析计算,同时使用PMSAP进行补充。计算得出的结果为下表2所示。
在小型地震及中型地震共同作用下,结构基本处于弹性状态,满足结构设防方面的要求。
(一)构造分布
该建筑以正负零平面为嵌固,地面以上建筑高度是175m,满足钢筋混凝土B级结构最大高度。在设计期间,对电梯井和楼梯间部位的剪力墙做加厚处理,加大核心区域的完整性,根据筒体的构造,对该部分实施强化。
(二)静力弹塑性分析得出的结论
在PKPM中PUSH&EPDA程序中施加倒三角形荷载,以动力时程分析作为对比项[2]。按照弹性期间的分析得出:此建筑的Y向数据为关键控制点。
主要分析得出的结果在下图2当中。
等效单自由度系统的周期T/s
1、从上图中能够直观地了解到,能力曲线和需求曲线之间有交点,图中的坐标(4.019,0.046)。
2、性能点当中的最大层间位移角1/514,满足规范要求。
3、在分析期间,塑性铰最开始发生在构造强化区域中的连梁部位,一些区域中的墙肢数量较多,遇到拉力导致裂缝产生,随后裂缝沿垂直方向向上延伸。在分析处于第25步时,最底层位置的一道剪力墙墙肢发生剪切破坏,该现象表示要加强底层位置构件抵御剪切力的能力,剪力墙墙体中水平分布钢筋配筋率需要提升,确保墙肢部位具备较强的抗剪能力[3]。
4、结构具备较强的承载力和延展性,可以在预期的大型地震中不出现倒塌现象。
(三)将结构自适应侧向加载与倒三角加载的方法进行对比,最终得出的结果为下表3。
比较上述两种方法得出的结果,发现二者之间不存在太大的差距,基本能够满足结构设计精度的要求;将上述两类加载方法互相补充使用,计算结果会更加合理。
三、结束语
根据上文所述,使用PKPM软件进行静力弹塑性分析,可以相对有效地验算结构在地震狀况下产生变形及破坏的问题,直观地反映出结构当中的薄弱层以及构件塑性铰的产生情况,可见静力弹塑性分析对结构合理布置与优化有较为实际的指导作用。
参考文献:
[1]吕杨.基于性能的设计方法在超限高层建筑结构中的应用[J].四川建材,2017,43(6):31-32.
[2]李晓云,龚丽蓉.静力弹塑性分析方法在高层建筑结构设计中的应用[J].科学技术创新,2017(1):221-222.
[3]邬鑫琼,刘强.高层建筑混合结构弹塑性分析及抗震性能研究[J].建筑工程技术与设计,2016(18).
(作者单位:中材建设有限公司1 马鞍山市城乡规划设计院有限责任公司2)
关键词:分析方法;高层结构;设计
一、项目简介
我国南方地区一座城市综合区域的塔楼建筑,地面以上共57层,整体高度为175m,该建筑总面积为4万平方米,底部两层高度为4.5m,其他楼层的高度为3m,墙柱施工采用的混凝土强度等级,从下到上进行减少(C50~C30)。设计使用寿命50年,建筑安全等级为二级,丙类建筑,地震设防烈度6度,地震分组为第一组,结构所在区域的场地类型为Ⅲ类,场地特征周期0.45s,地面粗糙度C类[1]。
二、Pushover方法在高层结构设计中的应用
对该建筑物所有时期地震产生作用的数据进行分析,需满足下述表1当中的要求。
对小型地震实施弹性计算期间,以地震烈度7度进行计算,地震影响系数采用0.08(中震以及大震在进行计算时,仍旧使用6度参数)。结构首先使用SATWE分析计算,同时使用PMSAP进行补充。计算得出的结果为下表2所示。
在小型地震及中型地震共同作用下,结构基本处于弹性状态,满足结构设防方面的要求。
(一)构造分布
该建筑以正负零平面为嵌固,地面以上建筑高度是175m,满足钢筋混凝土B级结构最大高度。在设计期间,对电梯井和楼梯间部位的剪力墙做加厚处理,加大核心区域的完整性,根据筒体的构造,对该部分实施强化。
(二)静力弹塑性分析得出的结论
在PKPM中PUSH&EPDA程序中施加倒三角形荷载,以动力时程分析作为对比项[2]。按照弹性期间的分析得出:此建筑的Y向数据为关键控制点。
主要分析得出的结果在下图2当中。
等效单自由度系统的周期T/s
1、从上图中能够直观地了解到,能力曲线和需求曲线之间有交点,图中的坐标(4.019,0.046)。
2、性能点当中的最大层间位移角1/514,满足规范要求。
3、在分析期间,塑性铰最开始发生在构造强化区域中的连梁部位,一些区域中的墙肢数量较多,遇到拉力导致裂缝产生,随后裂缝沿垂直方向向上延伸。在分析处于第25步时,最底层位置的一道剪力墙墙肢发生剪切破坏,该现象表示要加强底层位置构件抵御剪切力的能力,剪力墙墙体中水平分布钢筋配筋率需要提升,确保墙肢部位具备较强的抗剪能力[3]。
4、结构具备较强的承载力和延展性,可以在预期的大型地震中不出现倒塌现象。
(三)将结构自适应侧向加载与倒三角加载的方法进行对比,最终得出的结果为下表3。
比较上述两种方法得出的结果,发现二者之间不存在太大的差距,基本能够满足结构设计精度的要求;将上述两类加载方法互相补充使用,计算结果会更加合理。
三、结束语
根据上文所述,使用PKPM软件进行静力弹塑性分析,可以相对有效地验算结构在地震狀况下产生变形及破坏的问题,直观地反映出结构当中的薄弱层以及构件塑性铰的产生情况,可见静力弹塑性分析对结构合理布置与优化有较为实际的指导作用。
参考文献:
[1]吕杨.基于性能的设计方法在超限高层建筑结构中的应用[J].四川建材,2017,43(6):31-32.
[2]李晓云,龚丽蓉.静力弹塑性分析方法在高层建筑结构设计中的应用[J].科学技术创新,2017(1):221-222.
[3]邬鑫琼,刘强.高层建筑混合结构弹塑性分析及抗震性能研究[J].建筑工程技术与设计,2016(18).
(作者单位:中材建设有限公司1 马鞍山市城乡规划设计院有限责任公司2)