某工程在罕遇地震作用下动力弹塑性分析.pdf
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1、工程结构四川建筑第43卷第4期某工程在罕遇地震作用下动力弹塑性分析陈健,欧欲兴,张冀(广州地铁设计研究院股份有限公司,广东广州510 0 0 0)【摘要】随着我国经济突飞猛进城市中超高层以及复杂高层建筑越来越多,结构性能化设计得到了广泛应用,性能化设计中一种重要分析方法就是动力弹塑性分析方法。某工程采用部分框支剪力墙结构,对该工程进行大震作用下动力弹塑性分析,阐述了结构在大震作用下屈服及破坏机制,对结构的薄弱部位进行分析,并验证了结构在大震作用下的抗震性能。【关键词】动力弹塑性;破坏机制;性能化设计【中图分类号】TU352.11【文献标志码】A1工程概况及结构布置1.1工程概况重庆轨道五号线北
2、延伸段狮子山停车场工程4区3楼为部分框支剪力墙结构。结构总高7 8.5m,裙房2 层顶面标高15.4m,裙房层高2 层,塔楼层高2 2 层。由于首层为列车停车场,部分竖向受力构件需进行转换,根据建筑功能要求及结构受力特点,采用框支剪力墙结构体系,转换层设置在第二层,本工程结构计算嵌固端设置在基础顶面。1.2结构使用年限、安全等级及抗震设防标准本工程结构设计按规范相关要求保证结构具有足够的耐久性,结构的设计使用年限为50 年。结构的安全等级为二级,结构重要性系数=1.0 l。基础设计等级为甲级。本工程场地地震动峰值加速度为0.0 5g,地震动反应谱特征周期为0.35s;本工程场地设计地震分组为第
3、一组,抗震设防烈度为6 度。根据勘察资料,建筑场地类别为类,拟建工程抗震设防类别为丙类(表1、表2)。表1结构分类等级塔楼项目号设计使用年限50年建筑结构安全等级结构重要性系数抗震设防类别=1.0抗震设防烈度6度3#楼场地类别高层住宅建筑结构防火等级1.3主要构件截面主要构件截面见表3。1.4结构主受力体系本工程无地下室,3高层建筑高度最高约7 8.35m,2层204表2 3#楼高层住宅构件抗震等级3框架柱框支(相关构件框架梁框架范围裙楼柱)首层 转换二级三级三级三级层(底盘)转换层以上两层其余楼层注:按部分框支剪力墙结构确定抗震等级。表3主要构件截面塔楼楼层墙柱裙房1 2 层柱:10 0 0
4、 10 0 0/8 0 0 8 0 0截面柱:16 0 0 150 0/16 0 0 150 0/(墙厚t;塔楼1 2 层16001400/14001400为主柱截面(bxh)3#楼内容项目设计地震分组类地基基础的设计等级地下室临水面和露天混凝土混凝土结构的一级环境类别落地剪力墙剪力墙/三级/塔楼2 2 2 层墙:30 0/2 50/2 0 0 为主塔楼梁200400/200 500/200600内容400 1200/600 1200/800 1200/8001600梁截面裙楼梁二级(bxh)丙类第一组甲级结构为二类a组,其余均为一类/四级/构件截面/mm300900/4001000/400
5、12001200 2000/1600 2000/转换梁14002000裙房,裙房总高度15.4m。嵌固端设置在基础顶面。经过结构整体倾覆验算。该结构不存在零应力区。该工程首层为列车停车场,2 层为商业停车场,32 2 层为住宅部分,其中,住宅部分竖向受力构件需进行转换,转换层设置在第二层。地震以及及风荷载产生的侧向力主要由框架柱(包含框支柱)以及剪力墙承担,各主要受力分体系定稿日期 2 0 2 2 -0 7-18作者简介陈健(198 8 一),男,硕士,工程师,从事结构设计工作。三级四级备注主梁主梁次梁某工程在罕遇地震作用下动力弹塑性分析简述:(1)竖向承载体系:带转换结体系。(2)抗侧力体系
6、:3 2 2 层塔楼抗侧刚度由剪力墙提供,结构底部2 层抗侧刚度主要由框架柱(含框支柱)以及剪力墙提供。(3)水平承载体系:采用普通现浇钢筋混凝土梁板体系。(4)本工程裙楼和塔楼均采用普通钢筋混凝土梁板式楼盖系统。1.5结构计算嵌固端本工程结构计算嵌固端设置在基础顶面。1.6结构平面及整体剖面3楼高层住宅为部分框支剪力墙结构。结构平剖面布置详图1 图4。500;1200 x500200-600L200600新200-60000600J200 x50200红士=J200600L200600600200600图13#楼高层住宅标准层结构布置平面j20012001600 x1s12002000120
7、0 x2001000150010001500隆009100018001200400 x14005001200 x120062.050X22FK川22F风风标准质层亮3m剪力墙C30剪力墙抗装等级:四级挥度2 0 015F剪力增C35厚度2 0 0剪力墙抗震等级四级9F标准屋屋滨3m剪力墙C40厚度2 0 0剪力增抗宽等级:四级5F四屋屋高3m剪力墙C4520 x450焊度2 0 0-30 0500JL2500=:新2006502006006200-50009-00元儿200550=2004400200400=200 x50L200100 x002009x001600 x150040040012
8、001200图图口川口风风风风风风风风风剪力罐抗霍等级:3F90剪力墙抗套等级:三级框支框架抗凝等级:二级裙房抗照等级:桃楼柱C35转换C50一200600200/600200500200500900002200600200 x66001200200059.10021F000t56.10020F000%53.10019F000F50.10018F00047.100文1元四44.1016F川000元000%川图图图3川川用川裙楼柱:在支柱:T00-1002100-150000-1000二层层高5.4m剪力洁C50Im,我板位于轨惠下200 x=009II200-500新200 x60060200
9、60020060016001500120020001200-20001000150000 x00000 x80012004001200120041.10015F38.100文14F00035.10013F000%32.100000%12F29.100文11F000%26.10010F000%23.1009FDOOS20.1008F000E17.10000014.1007F四口图图图33#高层住宅剖面构为部分框支剪力墙结构,工程地址位于重庆狮子山,属于6度区,本工程为A级高度钢筋砼高层建筑,并且属于复杂结构,根据JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程(以下简称高规)第5.1.13条规定2
10、。需要对复杂高层建筑进行弹塑性分析,本文中,采用PKPM-SAUSACE软件对结构进行建模,进行大震作用下的动力弹塑性分析,发现结构在大震作用下屈服及破坏机制,对结构的薄弱部位进行分析,验证结构在大震作用下的抗震性能满足规范要求。2.2弹塑性分析的目的120000400400 x140012001200 x0091000000%000E001S0OSS0006(1)根据规范规定,需要对复杂高层建筑在振型分解反应谱法的基础上进行弹塑性分析,综合比较两者结构后进行设计,达到结构安全、经济合理的效果。(2)动力弹塑性分析可以考虑荷载的往复作用以及结构的动力特性。发现结构在大震过程中塑性铰的形成机制,
11、找出结构在大震作用下的薄弱构件并对其进行加强,指导设计人员进行性能化设计,最终使结构满足大震作用下的性能目标4。立11.1005F8.100文4F5.100立3F2F-7.300文结构标高1F-16.300文航面标高400100120000 x14(3)能够对已有的重要建筑物做出正确的抗震消能评价,从而从理论上知道现有结构的抗震加固工作。160014001200-1800000-00911200120012002002弹塑性分析2.1主弹塑性分析概述3#高层住宅主体结构高度最大为7 8.35m120m,该结x250012001800二0 12 0 01200-2000120020001600图
12、2 高层住宅裙楼2 层结构布置1400 x25001200-1801600 x14001200120000-001200-2002.3构件性能目标000-00结构构件性能目标应根据地震动参数、构件部位以及作用综合确定,并满足高规表3.11.2 的性能状况,根据构件12002000150012在地震作用下不同作用,可以将所有构件分为3类,即耗能构件、普通竖向构件以及关键构件4。底部两层剪力墙及框支框架抗震性能目标定为C级,其余构件抗震性能目标定为D级。选取3条地震波(2 条天然波,1条人工波)进行动力弹塑性分析,并根据分析结果对薄弱构件采取加强措施见表4、表5。205工程结构表4各结构构件在大震
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