W4_中航资本大厦塔楼动力弹塑性分析_徐志坚

图7 反应谱对比曲线
（ 2 ） 每组地震波计算所得结构底部剪力不应小 于振 型 分 解 反 应 谱 法 计 算 结 果 的 65% ， 不大于 135% 。 采用 ETABS V9. 3. 7 软件进行验波分析， 剪力 、 Shell ， 墙 楼板采用 单元模拟 未考虑内置钢骨影响， 其他构件 用 Frame 单 元 模 拟， 楼板按弹性楼盖考 虑
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工程概况
中航资本大厦是一幢以甲级写字楼为主的综合 2 性大型超高层建筑， 总建筑面积 13. 537 万 m ， 地上
2 2 建筑面积 9. 148 万 m ， 其中商业裙房 1. 15 万 m ， 塔 2 楼办 公 7. 998 万 m 。 塔 楼 地 上 43 层， 建筑高度
220m， 结构高度 205. 25m， 如图 1 所示。 裙房区域 包括 5 层地下室以及 4 层裙房。 裙房区域顶部以 上， 塔楼部分由避难层分成 3 个独立分区， 每个分区 29 层为避难 层高最高 5. 5m， 最低 4. 2m。 塔楼 14 ， 层， 层高 8m。 中航资本大厦采用钢管混凝土框架混凝土核 。 心筒混合结构体系 为控制结构层间位移， 提高结 构抗侧刚度， 沿塔楼全高设置 2 道环桁架 （ 未设伸 臂桁架） ， 环桁架沿竖向分布图、 标准层结构布置图 17 层以上 ○ 1 /X1 轴墙体收进 。 塔 如图 2 、 图 3 所示， 楼结构中的核心筒外墙厚度和钢管混凝土柱截面及 表 2。 材料强度等级见表 1 、
图5Байду номын сангаас
钢筋本构关系
墙单元剪切本构采用理想弹塑性双折线模型 ， 屈服前后的刚度不同， 屈服前卸载和重新加载时使 用弹性刚度； 屈服后卸载时指向原点， 重新加载时使 如图 6 所示。第 1 等级（ ε / ε0 用卸载刚度重新加载， = 0. 6 ） 和第 2 等级 （ ε / ε0 = 0. 8 ） 可 认 为 是 弹 性 状 态， 第 3 等级 （ ε / ε0 = 1 ） 可认为是屈服状态， 第4 等 第 5 等级 （ ε / ε0 级（ ε / ε0 = 2 ） 可认为是屈服后状态， = 4 ） 可认为是极限状态。 2. 3 模型阻尼体系的选择 结构动力时程分析过程中， 阻尼取值对结构动 ［2 ］ 力反应 的 幅 值 有 较 大 影 响 。 本 文 分 析 时， 采用 Newmarkβ 直接积分法， 各分析时间步骤中的构件 内力通过滞回模型获得， 每个分析步骤都更新构件 由于采用直接积分法进 的刚度。在弹塑性分析中，
图6
墙单元剪切本构
MIDAS Building 行求解， 不能直接代入振型阻尼比， ［3 ］ 中采用了瑞雷阻尼来等效模拟 。 2. 4 地震波的选取及输入
图4 混凝土本构关系
本场地抗震设防烈度为 8 度， 设计基本地震加 速度值为 0. 20 g， 设计地震分组为第一组， 建筑场地 类别属Ⅲ类， 场地无液化地层， 场地属可进行建设的 一般场地。 进行罕遇地震时程分析所用的地震波由安评报 告给出， 每条波按如下原则进行检验： （ 1 ） 每组主方向地震波平均地震影响系数曲线 与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在 统计意义上相符， 即对应结构主要周期点上相差不 大于 20% 。相对应的地震波反应谱曲线与规范反 应谱曲线的对照如图 7 所示， 图中 RGB 为人工波， TRI 和 TRC 均为天然波。
钢筋采用双折线本构模型， 屈服前后的刚度不 同， 屈服后的刚度使用折减后的刚度。 无论屈服与 否， 卸载和重新加载时使用弹性刚度， 如图 5 所示。 第 1 等级（ ε / ε0 = 0. 7 ） 可认为是弹性状态， 第 2 等级 （ ε / ε0 = 1 ） 可认为是屈服状态， 第 3 等级状态 （ ε / ε0 = 2 ） 和第 4 等级 （ ε / ε0 = 4 ） 可认为是屈服后状态， 第 5 等级（ ε / ε0 = 8 ） 可认为是极限状态。
［4 ］
。时程分析按双向地震波输入， 主方向波及次
方向波均来自同一组波的水平波 。
第 46 卷 第 1 期
徐志坚， 等． 中航资本大厦塔楼动力弹塑性分析
ETABS 和 MIDAS Building 模型模态分析对比
［ 摘要］ 中航资本大厦塔楼地上 43 层， 建筑高度 220m， 采用带加强层的框架核心筒混合结构体系。 利用 MIDAS Building 对中航资本塔楼进行 8 度罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析， 并与大震弹性时程分析进行对比， 研究 结构在罕遇地震作用下的破坏机理 、 塑性发展特点。 分析结果表明： 在结构进入弹塑性阶段后， 结构刚度降低， 周 与弹性分析相比地震反应减小； 结构最大层间位移角满足 1 /100 的限值要求， 连梁出现较大范围的损伤， 期变长， “大震不倒” 主要受力剪力墙塑性损伤较小， 环臂桁架腹杆未出现屈服， 结构满足 的设防要求。 ［ 关键词］ 超高层建筑； 混合结构； 罕遇地震； 弹塑性时程分析 TU973. 1 + 4 ， O344. 3 中图分类号： TU318. 2 ， 文献标识码： A 848X（ 2016 ） 01003806 文章编号： 1002-
图1 中航资本大厦
Email： xuzhijianyd@ 126． com。 作者简介： 徐志坚， 硕士， 工程师，
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图2
环桁架沿竖向分布图 表1
塔楼筒体截面及材料强度等级
楼层 1 ～4 5 ～6 6 ～ 20 21 ～ 27 28 ～ 29 30 31 ～ 35 36 层 ～ 出屋面层 筒体主要外墙厚度 / mm 1 000 900 800 700 700 700 600 500
型， 其中钢筋混凝土和型钢混凝土构件采用修正武 田三折线模型， 钢结构和钢管混凝土构件则采用标 准双折线滞回模型。剪力墙及其中的连梁采用纤维 桁架斜撑采用非线性桁架单元。 楼板选用弹 模型， 性膜， 考虑楼板平面内有限刚度。 MIDAS Building 模型由 PKPM 模型导入， 在不 改变结构主要特性的前提下， 对 PKPM 模型进行了 一定程度的处理， 删除了平面中的小次梁， 对细小单 元进行合并， 并对筒体剪力墙、 框架柱等重要构件细 分网格。 2. 2 材料本构关系及墙体应变等级的定义 混凝土本构关系采用《混凝土结构设计规范 》 （ GB 50010 —2010 ） ［1］附录 C 中的单轴受压应力应
Dynamic elastoplastic analysis of AVIC Capital Tower Xu Zhijian ，Yang Chaojie1 ，Wu Jizhong2 ，Fan Qinxin1 ，Jin Laijian1 ，Fu Jinlong1 ，Xie Jun1
（ 1 China Aviation Planning and Design Institute Co．，Ltd．，Beijing 100086 ，China； 2 AVIC Capital，Beijing 100022 ，China） Abstract： AVIC Capital Tower has an architectural height of 220m with total 43 stories aboveground，and the framecorewall mixed structural system with strengthened stories was adopted． The dynamic elastoplastic timehistory analysis under the excitation of 8 degree rare earthquake was performed on the building by MIDAS Building． The analysis was compared with the elastic timehistory analysis under the rare earthquake， and failure mechanisms and plastic zone development characteristics of the structure under the rare earthquake were researched． The analysis results show that after the structure enters into the elastoplastic stage，the structural stiffness decreases，the period is longer，and the seismic response is decreased compared with that in the elastic analysis． The maximum story drift ratio is less than 1 /100 ，which fulfills the limitation requirement． Extensively damage is found in the coupling beams． Main shear walls suffer little plastic damage． The web member of belt truss does not yield． The structure can meet the fortification requirement of “not collapse ． under the rare earthquake” Keywords： super highrise building； mixed structure； rare earthquake； elastoplastic timehistory analysis
第 46 卷 第 1 期 2016 年 1 月上
建 筑 结 构 Building Structure