【摘 要】隨著近幾年我國地震的頻發(fā)，高層建筑物的抗震能力普遍的受到關(guān)注，彈塑性分析方法是我國現(xiàn)在最為流行的一種高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的分析方法，它主要用于在地震作用下建筑結(jié)構(gòu)變形的演算，根據(jù)演算的結(jié)果設(shè)計(jì)出合理的建筑物施工方案，本文就對(duì)建筑抗震彈塑性分析方法在高層住宅中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

【關(guān)鍵字】高層建筑；抗震彈塑性；分析方法；高層住宅

我國在2008年爆發(fā)了5.12汶川8.0級(jí)大地震，是我國有史以來發(fā)生的最大的地震，不但為人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大的損失，同時(shí)也給人們?cè)诮ㄖ锏目拐鸾ㄔO(shè)上敲響了警鐘。隨著我國改革開發(fā)的不斷深入，我國的經(jīng)濟(jì)和人們的生活水平不斷的提高，城市化進(jìn)程不斷的加快，各種高層建筑在都市里林立，但是隨之而來的是人們對(duì)高層住宅抗震能力的擔(dān)憂，因此加大對(duì)高層住宅樓抗震技術(shù)的研究是現(xiàn)在每一個(gè)建筑設(shè)計(jì)師和施工隊(duì)面臨的主要問題。

一、我國高層建筑物的抗震情況

汶川地震災(zāi)區(qū)的信息披露表明了，在汶川大地震中，人員的傷亡，大部分都是因?yàn)閷W(xué)校、工廠、辦公樓、住宅等房屋的倒塌造成的，在我國的抗震防災(zāi)中，傳統(tǒng)的方法還是采用以“堵”為主，就是通過提高結(jié)構(gòu)承載力和延性來抗御地震；這樣的抗震措施在隨著我國大地震的爆發(fā)，其缺點(diǎn)已經(jīng)充分的暴露出來，而在我國繁華的大都市中，人口集聚，一旦發(fā)生大型的地震而建筑物的抗震能力不過關(guān)，所帶來的后果是災(zāi)難性的，所以加大對(duì)我國的高層建筑抗震技術(shù)和方法的研究，采用以“疏”為主的抗震方法，即將地震的運(yùn)動(dòng)輸入的能量部分轉(zhuǎn)移到隔震元件或是減震構(gòu)件上，以及采用科學(xué)的抗震分析方法，以達(dá)到提高我國高層建筑抗震能力的目的。

二、建筑抗震彈塑性分析方法

1.建筑抗震彈塑性分析方法的分類

建筑抗震彈塑性分析方法是現(xiàn)在最為流行的針對(duì)建筑的抗震分析法，隨著近幾年建筑高速的發(fā)展，復(fù)雜程度日益的提高，采用傳統(tǒng)的單行理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算和設(shè)計(jì)已經(jīng)難以滿足需要，所以彈塑性分析方法就日益顯示出它的優(yōu)點(diǎn)，建筑抗震彈塑性分析方法有兩類組成，分別是：靜力彈塑性分析和動(dòng)力彈塑性分析。

2.使用抗震彈塑性分析方法的必要性

歷史上的多次震害也證明了彈塑性分析的必要性：1968年日本的十橳沖地震中不少按等效靜力方法進(jìn)行抗震設(shè)防的多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)遭到了嚴(yán)重破壞，1971年美國San Fernando地震、1975年日本大分地震也出現(xiàn)了類似的情況。相反，1957年墨西哥城地震中11～16層的許多建筑物遭到破壞，而首次采用了動(dòng)力彈塑性分析的一座44層建筑物卻安然無恙，1985年該建筑又經(jīng)歷了一次8.1級(jí)地震依然完好無損。

三、建筑抗震彈塑性分析方法在高層住宅中的應(yīng)用

1、建筑抗震彈塑性分析方法主要應(yīng)用的范圍

在我國的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定，對(duì)于b級(jí)高度的高層建筑結(jié)構(gòu)和復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)，如帶轉(zhuǎn)換層、加強(qiáng)層及錯(cuò)層、連體、多大結(jié)構(gòu)等，適合使用彈塑性分析方法對(duì)薄弱層的彈塑性變形進(jìn)行演算，而在我國的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，對(duì)于設(shè)計(jì)不規(guī)則的結(jié)構(gòu)、板柱-抗震墻、底部框架磚房以及高度在大于150米的高層的鋼結(jié)構(gòu)、四類場(chǎng)地和8度乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)比較適合使用彈塑性變形演算，只有這樣才能對(duì)建筑實(shí)施更為合理的施工建設(shè)。

2、建筑抗震彈塑性分析方法在高層住宅中的應(yīng)用

1）對(duì)靜力彈塑性的分析應(yīng)用

建立彈塑性分析方法是一種常見的抗震彈性分析方法，它在高層建筑的建設(shè)中的應(yīng)用是，通過建立建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型，構(gòu)件的物理參數(shù)和恢復(fù)力模型等，來實(shí)現(xiàn)對(duì)在豎向荷載作用下的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。在高層住宅建筑的混凝土的使用時(shí)，靜力彈塑性分析方法主要就是對(duì)混凝土和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行演算的，在建立的側(cè)向荷載作用下的荷載分布形式，主要就是通過對(duì)地震力的計(jì)算有效的分倒三角或是與第一振型等效的水平荷載模式。在建筑結(jié)構(gòu)隔層的質(zhì)心點(diǎn)上，沿著高度施加以上形式的水平荷載。而對(duì)水平荷載力的大小主要是根據(jù)地震水平力產(chǎn)生的內(nèi)力與前一步計(jì)算的內(nèi)力疊加后，恰好使得一個(gè)或是一批桿件開裂或是屈服。而對(duì)于在實(shí)驗(yàn)中開裂或是已經(jīng)屈服的桿件，對(duì)其剛度進(jìn)行修改，然后在把原來的荷載一次增加，根據(jù)以上的方法就能夠得到一個(gè)或是一批開裂或是屈服的桿件了。經(jīng)過不斷的增加荷載力，直至建筑混凝土或是鋼桿的結(jié)構(gòu)達(dá)到某一目標(biāo)位移或是發(fā)生破壞，這時(shí)的結(jié)構(gòu)變形和承載力要和設(shè)計(jì)中表明的允許數(shù)值進(jìn)行比較，以此作為依據(jù)對(duì)建筑物遇到大型地震時(shí)不受到大損壞的標(biāo)準(zhǔn)。

例如：對(duì)某大樓的抗震能力的分析：大樓是有8層29米高的辦公樓，為丙類建筑，在7度0.10g地區(qū)，Ⅱ類場(chǎng)，設(shè)計(jì)地震分組為一組。機(jī)構(gòu)體系擬采用鋼筋混凝土框架體系，混凝土柱為c50，梁、板為c30，由于地層大空間需要層高為6米，中部5f-6f層間層高為特殊交易層取5米，初步對(duì)上述兩層的分析，可得出這兩層是相對(duì)薄弱層，通過對(duì)結(jié)構(gòu)組經(jīng)過談塑性推翻分析進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算可以檢查結(jié)構(gòu)在大地震炸的彈塑性層間位移角的情況，以此來判斷高層的抗震能力。

2）對(duì)動(dòng)力彈塑性的分析方法

彈塑性時(shí)程分析方法將結(jié)構(gòu)作為彈塑性振動(dòng)體系加以分析，主要就是按照地震波數(shù)據(jù)輸入地面運(yùn)動(dòng)，通過積分計(jì)算以求得在地面加速度隨時(shí)間變化期間內(nèi)，結(jié)構(gòu)的內(nèi)里和變形隨時(shí)間變化的全過程，以下對(duì)動(dòng)力彈塑性的分析方法主要以常用的以ABAQUS為例，它的應(yīng)用范圍很廣，可以在梁、實(shí)體等單元中應(yīng)用并且和鋼筋單元一起工作。它通過準(zhǔn)確的模擬混凝土結(jié)構(gòu)在單調(diào)加載、循環(huán)加載和動(dòng)力荷載下的相應(yīng)，同時(shí)還通過對(duì)高層住宅施工過程中的混凝土剛度的模擬，來準(zhǔn)確的判斷剛度隨著損傷的增加而降低的特點(diǎn)，此外，引入非關(guān)聯(lián)硬化到混凝土彈塑性本構(gòu)模型中，這樣就能更好的模擬混凝土的受壓彈塑性行為，并且通過人為的制定混凝土的拉伸強(qiáng)度化的曲線，以便更好的模擬開裂界面之間混凝土和鋼筋的共同作用，通過以上的模擬應(yīng)用可以得出整個(gè)模型在地震作用下的隨時(shí)間的推移結(jié)構(gòu)變形形態(tài)、應(yīng)力等數(shù)據(jù)，以及混凝土的損傷和混凝土中分布的鋼筋應(yīng)力等，從而對(duì)建筑物施工中混凝土的使用和剛度的把握有一個(gè)全面的掌握。增加建筑物的穩(wěn)定性和抗震性。

例如：中央電視臺(tái)新址，它采用動(dòng)力彈塑性的分析方法，難點(diǎn)在于，它是由雙塔連體結(jié)構(gòu)，頂部由巨型懸臂桁架連接，自由度數(shù)目超過了100萬，計(jì)算結(jié)果文件超過了16G，采用中心支撐體系作為主要抗震構(gòu)架，需準(zhǔn)確模擬支撐的非線性屈曲，在施工的模擬加載過程中，比較復(fù)雜，但是在運(yùn)用動(dòng)力彈塑性的分析方法對(duì)中央電視臺(tái)的新址抗震能力進(jìn)行分析后，能夠準(zhǔn)確的分析該建筑的抗震能力。

四、總結(jié)

綜上所述，在傳統(tǒng)的建筑物抗震技術(shù)和方法不能適應(yīng)現(xiàn)在高層住宅需求的今天，新型的建筑結(jié)構(gòu)抗震彈塑性分析方法逐漸發(fā)揮著重要的作用，它主要的靜力彈塑性分析和動(dòng)力彈塑性分析，通過對(duì)建筑施工的混凝土、鋼管構(gòu)件、桿件等的受力分析和自身的剛度、烈度、屈服度的分析，得出的數(shù)據(jù)就是建筑物“大震不倒”各結(jié)構(gòu)的施工要求。為我國建筑物抗震技術(shù)的發(fā)展和人們生命財(cái)產(chǎn)的安全提供了保障。

參考文獻(xiàn)

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