某复杂高层钢结构静力弹塑性分析及性能评价

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1、结构工程师Vo1．22，No．1第22卷第1期2006年2月StructuralEngineersFeb．2OO6某复杂高层钢结构静力弹塑性分析及性能评价毛华丁洁民(同济大学上海200092)提要利用ETABS对一复杂高层钢结构进行了静力弹塑性pushover分析，对四种加载模式下结构的pushover分析结果进行了对比研究。在此基础上，依据我国抗震规范评价了本结构的塑性发展顺序及抗震性能水准。关键词静力弹塑性，能力谱方法，性能点，结构性能水准InelasticStaticAnalysisandPerformanceE

2、valuationofaComplexHighriseSteelStructureMA0HuaDINGJiemin(TongjiUniversity，Shanghai200092)AbstractInthispaper，inelasticstaticpushoveranalysisofacomplexhigh—risesteelstructureiscompletedbyusingETABSprogram．Inaddition，comparisonoffourlateralloadpatternsontheresult

3、sofpushoveranaly。sishasbeenstudied．Accordingtothecodeforseismicdesignofbuildings，thispaperevaluatestheorderofthestructuralinelasticdevelopmentandthestructuralseismicperformanceleve1．Keywordsinelasticstaticanalysis，capacityspectramethod，performancepoint，structura

4、lperformancelevel果，不能回答所有地震作用下的问题，因而应用还1引言受到限制。相比之下，静力弹塑性Pushover方法以其概在强烈地震作用下，结构都可能由于结构或念清晰，实施相对简单，及可以对结构弹塑性性能结构构件的屈服而进入非弹性工作阶段。结构非明确评价的特点，渐渐成为结构弹塑性分析方法弹性地震反应分析方法包括动力弹塑性时程分析热点，在国内外得到广泛的应用。方法及静力弹塑性Pushover方法。一般认为弹塑性时程分析方法可以给出更为准确的结构地震反2Pushover能力谱方法的基本原理应，但弹塑性时程

5、分析方法应用于工程仍然有许多没有解决的问题。例如：计算时间长，代价大；能力谱方法也是一种以Pushover分析为基础数值积分的精度及稳定性等问题；同时，不同地震的简化分析方法¨。它最初是在1975年由Free—波的选择带来的同一结构反应差别很大等问题都man提出的，此后许多学者对其作了大量的研究有待进一步研究；现行抗震规范也没有给出通用和改进。这种方法通过结构的能力谱和地震需求的能够进行结构抗震弹塑性时程分析的方法。虽谱来直接估计结构的弹塑性反应。这里的需求谱然，计算效率的大幅提高使得弹塑性时程分析计是由等效单自由度体

6、系在有效阻尼下拟加速度反算代价大越来越不是制约其应用的主要原因，但应谱转换得来的，能力谱曲线则是指由Pushover由于具体操作上尚存在许多技术上的困难，还不分析得到的结构基底剪力一顶点位移关系曲线转可能在各种情况和各种结构中都取得很理想的结换得到的等价单自由度体系的谱加速度一谱位移·结构分析··23·结构工程师第22卷第1期关系曲线。由需求谱和能力谱的相互关系得到结设各层构性能点，通过性能点及结构塑性铰分布、侧移、层问侧移等因素，综合检验结构的抗震能力。设备层设备层3工程概况设备层设备层同济大学教学科研综合楼主楼为2

7、l层，高设备层98m，平面尺寸为48．6m×48．6m，主体结构采用钢框架+外围支撑的形式。主楼楼层中局部楼板缺失，形成了L形平面，往上顺时针旋转，每过三图3结构南立面图层旋转90。，共旋转6次到2l层。该建筑较多楼层的楼板开洞面积大于楼板面积的35％，有效楼板宽小于典型楼板宽40％；且每3层设2m高设备层使竖向刚度突变，属平面特别不规则和竖向4-6层刚度不规则的高层建筑。结构设计采用方钢管混凝土柱、钢梁和压型钢板加混凝土组成主要受力体系，在外围设置斜跨三层的支撑，并利用每三层『』之间的设备层设置钢桁架环带，以增强结构

8、的抗10—12层l2一l5层16—18层19—21层扭转能力。详见图1～图4，其中图2阴影处表示图4结构L形楼板布置简图某层楼板区域。4结构静力弹塑性Ppushover分析应用ETABS程序进行结构静力弹塑性Push．over分析步骤如下：①建立结构整体模型；②定义杆件塑性铰；⑧确定侧向加载模式及分析工况；④结果分析和性能评价。4