静力弹塑性分析方法的修正及其在抗震设计中的应用.pdf

第36卷第8期建筑结构2006年8月

静力弹塑性分析方法的修正及其在抗震设计中的应用

魏琏王森王志远周清晓
(上海魏琏工程结构设计事务所深圳部深圳518034)

[提要]介绍了静力弹塑性分析的基本原理和主要计算步骤,在此基础上提出了高层建筑结构中能力谱的修
正方法,并进一步讨论了侧向荷载分布形式对结构能力谱的影响,在大震作用下角边柱出现拉力,附加阻尼对
结构需求谱的折减等问题。对某超B级高层建筑结构进行静力弹塑性分析,对其抗震性能做出了评估。
[关键词]静力弹塑性分析高层建筑侧向荷载形式附加阻尼

ModificationonNonlinearStaticAnalysisMethodandApplicationinSeismicDesignofTallBuildingWeiLian,Wang
Sen,WangZhiyuan,ZhouQingxiao(ShanghaiWeilianStructureDesignOffice,ShenzhenRepresentiveDepartment,Shenzhen
518034,China)
Abstract:Theprincipleandmaincalculationstepsofstaticnonlinearanalysisareintroduced.Inordertousethemethodin
tallbuildings,theimprovedmethodforcapacityspectrumisputforward.Someproblemssuchastheinfluenceoflateralload
modeoncapacityspectrum,thepullforceofcolumnunderrareearthquakeaction,thedecreaseofdemandspectrumon
accountofadditionaldamping,arediscussed.Thestaticnonlinearanalysisisappliedtoasuperhighrisebuildingandits
seismicperformanceisevaluated.
Keywords:staticnonlinearanalysis;tallbuildings;lateralloadmode;additionaldamping;pushover

0前言WmgT2
Sd===2g(1)
高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3!2002)中KK4
明确指出,∀B级高度的高层建筑结构和本规程第10式中K为结构刚度,W为质点重量,m为质点质量,g
章规定的复杂高层建筑结构,宜采用弹塑性静力或动为重力加速度。令
力分析方法验算薄弱层弹塑性变形#(第5113条)。Sa=g(2)
T2T2g
采用静力弹塑性(Pushover)的分析方法,不仅可以校对S=S=(3)
d42a42
多遇地震作用下结构的受力与变形状况,还可以对结
将地震影响系数曲线的横坐标改为则以单质点
构在偶遇和罕遇地震下进入弹塑性阶段的抗震性能进TSd,
结构为纵坐标位移为横坐标的新的地震影响
行分析研究,找出结构中首先屈服的薄弱部位,并通过Sa,Sd
相应的设计方法和构造措施予以加强,从而有利于实系数曲线,即为静力弹塑性分析法中的地震作用需求
现∀小震不坏、中震可修、大震不倒#的抗震设防目标。谱,如图1所示。
1静力弹塑性分析基本原理及主要计算步骤
11基本原理
静力弹塑性分析方法的基本原理是以结构的地震
作用需求谱和能力谱的交点为性能控制点,从而求出
在相应地震作用下结构的受力与变形状况,见图1,2。
当某构件屈服时,计算中采用其屈服后的构件弹塑性
刚度代替弹性状态时的弹性刚度。
图1地震作用需求谱图2性能控制点示意图
1地震作用需求谱(DemandSpectrum)
结构的地震作用需求谱实际上就是单质点结构的2结构能力谱(CapacitySpectrum)
地面运动加速度反应谱。我国规范采用地震影响系数在静力弹塑性分析中,为了将结构的受力与变形
为纵坐标,结构周期T为横坐标的地震加速度反应性能与地震作用的需求谱相联系,从而分别确定小震、
谱,称为地震影响系数曲线。根据单质点系统自由振中震、大震作用下的性能控制点,应首先求出结构的能

动理论,单质点结构的位移Sd与周期T有如下关系力谱曲线。其中,较能反映结构总体受力与变形特征
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的是结构的基底剪力Vb与顶点位移un,在现行静力当结构构件进入弹塑性状态后,该构件的刚度不
弹塑性分析法中,假设结构位移近似由第一振型位移再采用弹性刚度,而应采用图3所示的本构曲线中的
表示,可得:弹塑性刚度。在对结构完