某超高層建筑靜力彈塑性推覆分析

某超高層建筑靜力彈塑性推覆分析

此項(xiàng)目位于廣東省中山市，地下1層，地上共32層，總高度144.6m，結(jié)構(gòu)類型為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，其中第2層樓面為轉(zhuǎn)換層樓面。場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)分組為第1組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，場(chǎng)地類別為Ⅲ類。抗震等級(jí)：三層及三層以下為一級(jí)，三層以上為二級(jí)。建筑物標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置如下圖所示：分析模型與計(jì)算假定：分析軟件采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院的多高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性靜力、動(dòng)力分析軟件PUSH。PUSH程序是一個(gè)完全三維的有限元空間彈塑性靜力分析程序，非線性梁（柱）構(gòu)件單元采用標(biāo)準(zhǔn)的有限元方法（微觀方法）構(gòu)造，單元切線剛度直接基于混凝土材料微元和鋼筋材料微元的本構(gòu)關(guān)系，這種模型通常被稱為纖維束模型。非線性墻單元面內(nèi)剛度采用平面應(yīng)力膜，可考慮開(kāi)洞，面外剛度相對(duì)次要，用簡(jiǎn)化的彈塑性板元考慮。對(duì)于本構(gòu)模型，混凝土受壓考慮SAENZ曲線，忽略混凝土受拉能力；鋼筋采用理想彈塑性曲線。PUSH分析參數(shù)設(shè)置如下圖所示：強(qiáng)度準(zhǔn)則：采用構(gòu)件承載力極限值進(jìn)行計(jì)算，材料強(qiáng)度取平均值。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010（2015版））附錄C第C.1.1條，取鋼筋，混凝土強(qiáng)度變異系數(shù)分別為0.06，0.10，則混凝土強(qiáng)度f(wàn)m/fk=1.20，鋼筋強(qiáng)度f(wàn)m/fk=1.10。參考廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)規(guī)程》（DBJ/T15-151-2019）附錄D第D.3.1條的Kent-Scott-Park模型及常規(guī)Mander模型，對(duì)于約束混凝土強(qiáng)度延性提高系數(shù)，取1.20。參考美國(guó)應(yīng)用技術(shù)委員會(huì)編制的《混凝土建筑抗震評(píng)估和修復(fù)》（ATC-40），構(gòu)件塑性鉸的位移限值如圖1。其中，取B=0.70，IO=0.75，LS=0.85，CP=0.95，C=0.99，D=1.1.，E=1.30。圖1構(gòu)件塑性鉸的位移限值PUSH分析結(jié)果：分析結(jié)果表明，塔樓能夠達(dá)到罕遇地震下的性能目標(biāo)，在0°、90°、180°、270°方向最大彈塑性層間位移角均小于規(guī)范限值1/65，滿足抗震性能目標(biāo)。結(jié)果如表6.5.5及圖6.5.4-2~6.5.4-5所示。如圖6.5.5-6~6.5.5-13所示，分別為0°、90°、180°、270°在性能點(diǎn)的出鉸情況。以0°推覆作用為例，結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn)出現(xiàn)在第62計(jì)算步。觀察梁出鉸過(guò)程，在第19計(jì)算步時(shí)，結(jié)構(gòu)小部分梁開(kāi)始屈服，進(jìn)入B-IO段；在第32計(jì)算步，進(jìn)入CP點(diǎn)以后的梁逐漸增多；到第62計(jì)算步（性能點(diǎn)），約34%的結(jié)構(gòu)梁出現(xiàn)塑性鉸。觀察柱出鉸過(guò)程，在第23計(jì)算步，開(kāi)始有邊框住部分進(jìn)入B-IO段；在第34計(jì)算步，進(jìn)入CP點(diǎn)以后的柱逐漸增多，到第62計(jì)算步（性能點(diǎn)），約22%的結(jié)構(gòu)柱出現(xiàn)塑性鉸。觀察墻破壞情況，在性能點(diǎn)時(shí)并無(wú)墻元鋼筋應(yīng)變破壞。在第62計(jì)算步（性能點(diǎn)），底部個(gè)別落地剪力墻出現(xiàn)屈服，進(jìn)入C-D段全樓墻肢約93%保持在A-B段。從圖中可以看出結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的破壞主要集中在樓梯、電梯間以及端部剪力墻的受拉邊，表現(xiàn)為受拉破壞；其他各層的剪力墻也都出現(xiàn)不同程度的受拉損傷；部分連梁及框架梁出塑性鉸。針對(duì)推覆結(jié)果，設(shè)計(jì)采取以下加強(qiáng)措施：底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻豎向水平分布筋的配筋率不小于0.3%，約束邊緣構(gòu)件及構(gòu)造邊緣構(gòu)件之間設(shè)兩層過(guò)渡層，適當(dāng)提高樓梯、電梯間處邊緣構(gòu)件縱筋配筋率。圖6.5.4-10°向Pushover分析參數(shù)設(shè)置示意圖表6.5.4大震作用下計(jì)算結(jié)果對(duì)比推覆方向參數(shù)0°90°180°270°最大彈塑性層間位移角1/771/801/751/67附加阻尼比16.1%15.8%16.4%14.0%性能點(diǎn)所在步62773694大震基底剪力(kN)41577408304117333136中震反應(yīng)譜基底剪力(kN)21191211792100018084大震/中震基底剪力之比1.961.921.961.83靜力彈塑性推覆分析小結(jié)結(jié)構(gòu)具有較大的承載力及較好的延性，呈現(xiàn)出“強(qiáng)轉(zhuǎn)換層以下豎向構(gòu)件，弱以上剪力墻”，能夠滿足“大震不倒”的抗震性能目標(biāo)。Reference[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010)(2015年版)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.[2]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)(2016年版)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016