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        某框支剪力墻超限高層大震彈塑性分析

        2019-08-30 00:59:14
        關(guān)鍵詞:大震連梁彈塑性

        孫 方

        四川海辰工程設(shè)計(jì)研究有限公司 四川 綿陽 621000

        一、工程概況:

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        本工程效果圖如下:

        結(jié)構(gòu)基本參數(shù)

        二、結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)

        本工程結(jié)構(gòu)高度為116.55米,屬于大于7度區(qū)A級高度100米限值,小于B級最大適用高度120米限值,依據(jù)JGJ3-2010第3.11.1條及條文解釋,本工程結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)定為D級,關(guān)鍵構(gòu)件的性能目標(biāo)提高至C級,同時(shí)將關(guān)鍵構(gòu)件中的框支框架性能水準(zhǔn)提高為中震彈性、大震不屈服,將關(guān)鍵構(gòu)件中的底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻性能水準(zhǔn)提高為中震抗剪彈性、中震抗彎不屈服;大震不屈服。具體如下:

        表2 -1 各構(gòu)件抗震性能目標(biāo)

        三、結(jié)構(gòu)動力彈塑性分析目的

        1、通過層間位移角的分布及最大值判定該結(jié)構(gòu)在大震作用下是否滿足不倒塌的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。

        2、通過結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)而位移時(shí)程曲線判斷結(jié)構(gòu)整體剛度的退化程度并推測結(jié)構(gòu)的塑性損傷程度。

        3、了解結(jié)構(gòu)塑性鉸的形成規(guī)律和構(gòu)件損傷特性,復(fù)核構(gòu)件的性能水準(zhǔn)是否滿足預(yù)定的性能目標(biāo)要求。

        4、發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄弱部位或構(gòu)件,并針對分析結(jié)果中揭示的設(shè)計(jì)問題提出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)或加強(qiáng)建議。

        四、動力彈塑性時(shí)程分析的技術(shù)條件

        本工程采用SAUSAGE(2018版)進(jìn)行罕遇地震動力彈塑性時(shí)程分析復(fù)核,具體技術(shù)條件見軟件說明書。

        五、地震波選取

        采用SAUSAGE自帶的地震波庫,參考小震選波的原則即和振型分解法所采用的反應(yīng)譜“在統(tǒng)計(jì)意義上相符”選取了兩組天然波,一組人工波,具體如下:

        表5 -1:分析工況信息分析工況信息表

        地震波曲線如下:

        六、位移結(jié)果

        1、層間位移角及頂點(diǎn)位移

        每組地震波作用下結(jié)構(gòu)的頂部位移及層間位移角見表10-3,結(jié)構(gòu)的位移曲線見圖11-8。

        表6 -1 地震動作用下彈塑性大震位移、層間位移角表格

        由上表知:結(jié)構(gòu)在X方向的層間位移角最大值為1/195,出現(xiàn)在19層;結(jié)構(gòu)在Y方向的層間位移角最大值為1/214,出現(xiàn)在27層。結(jié)構(gòu)在X、Y兩個(gè)方向?qū)娱g位移角均滿足抗震性能目標(biāo)1/120的限值要求。

        不同波組對應(yīng)的位移曲線

        七、剪力結(jié)果

        1、基底剪力

        每組地震波作用下結(jié)構(gòu)的基底剪力最大值見下表:

        表7 -1 每組地震波的最大基地剪力與相應(yīng)的剪重比

        ※大震基底剪力,約為小震反應(yīng)譜剪力5.60~6.46倍,可說明大震作用下結(jié)構(gòu)塑性發(fā)展不大,也可證明大震下的地震波選擇是合理的,能夠反映相應(yīng)等級地震的作用[1]。

        八、結(jié)構(gòu)最終結(jié)構(gòu)鉸分布圖

        1、框架梁塑性鉸

        在教學(xué)方法中,以案例教學(xué)為主線,綜合運(yùn)用了傳統(tǒng)的講解式、新穎的PBL教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)等。在教學(xué)氛圍中以鼓勵(lì)和引導(dǎo)為主,讓實(shí)習(xí)生在輕松、愉悅的環(huán)境中學(xué)習(xí)和成長。

        ※由上述圖知:結(jié)構(gòu)塑性發(fā)展為剪力墻連梁首先開裂,梁鉸明顯。

        2、框架柱塑性鉸

        ※由上述圖知:框架柱基本為輕微破壞。

        3、剪力墻性能水平

        ※由上圖知:作為耗能構(gòu)件的連梁損傷嚴(yán)重,符合性能目標(biāo)D的要求;關(guān)鍵構(gòu)件中除個(gè)別(面積占比小于5%)墻體為中等~重度破壞外,其余關(guān)鍵構(gòu)件為輕微~輕度破壞,滿足預(yù)定的性能目標(biāo),高于性能目標(biāo)D的要求。

        九、罕遇地震作用下彈塑性時(shí)程分析結(jié)論

        1、主體結(jié)構(gòu)在各組地震波作用下的X向最大彈塑性層間位移角為1/195,Y向最大彈塑性層間位移角為1/214,且無突變,滿足“大震不倒”的設(shè)防要求;

        2、整體結(jié)構(gòu)在罕遇地震時(shí)程作用下,其彈塑性發(fā)展歷程為:在罕遇地震下結(jié)構(gòu)連梁最先出現(xiàn)塑性鉸,隨著地震波加速度的增大,較多的連梁發(fā)生塑性變形并逐步累積耗能;極少量結(jié)構(gòu)框架梁、柱開裂至進(jìn)入屈服狀態(tài);地震輸入結(jié)束時(shí)絕大部分剪力墻未進(jìn)入屈服狀態(tài),只有少數(shù)剪力墻中度破壞。

        4、設(shè)計(jì)采用型鋼混凝土柱、部分受力較大的及支承框支次梁的框支梁采用型鋼混凝土梁、部分剪壓比較大的墻采用鋼板混凝土剪力墻等加強(qiáng)措施能有效保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能水準(zhǔn)、整體結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)。

        綜上,通過對結(jié)構(gòu)的大震動力彈塑性時(shí)程分析,本結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的彈塑性反應(yīng)及破壞機(jī)制合理,符合結(jié)構(gòu)抗震工程的概念設(shè)計(jì)要求,能達(dá)到預(yù)期的抗震性能目標(biāo)。

        十、結(jié)合罕遇地震作用下彈塑性時(shí)程分析結(jié)果需采取的結(jié)構(gòu)措施

        1、本結(jié)構(gòu)連梁破壞嚴(yán)重,施工圖設(shè)計(jì)時(shí)將采取相關(guān)加強(qiáng)措施,確保其破壞后承擔(dān)豎向荷載的能力,并將部分連梁改為型鋼混凝土連梁,按大震不屈服設(shè)計(jì)。

        2、將關(guān)鍵構(gòu)件中個(gè)別性能水準(zhǔn)為中等破壞的剪力墻采用鋼板剪力墻加強(qiáng),確保其達(dá)到大震下性能水準(zhǔn)4的要求。

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