弹塑性分析在超高层结构设计中的应用研究

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动力弹塑性分析方法及其在结构设计中的应用

1.2 数值仿真技术的应用在工程领域的应用中，数值仿真技术主要指以计算机为手段，通过对实际问题的分析建立数值模型，结合数值计算方法来获取研究结果，并且以云图、图表、动画等直观的方式展现，达到对工程问题或者物理问题进行科学研究的目的，其中也包括了动力弹塑性分析在抗震设计中的应用。

商业软件在工程领域的应用表1结构专业建筑专业工程问题仿真软件工程问题仿真软件动力弹塑性分析ABAQUSPERFORM-3D建筑能耗PHOENICS多尺度分析ANSYSMidas Gen声、光环境RAYNOISE数值风洞模拟FLUENT/CFX烟雾扩散FDS 连续倒塌模拟MSC.MARC人员疏散Simulex1.3 动力弹塑性分析的基本要素动力弹塑性分析基本流程如图2所示。

（a）建立物理模型（c）进行数值分析，得到分析结果图2 动力弹塑性分析基本流程动力弹塑性分析方法包括以下三个基本要素：1）建立结构的弹塑性模型及地震波的数值输入；2）数值积分运算分析；3）全过程响应输出。

从设计角度解释，静力或动力弹塑性分析都类似于一种“数值模拟试验”，尤其是动力弹塑性分析可在一定程度上仿真结构在地震波作用时段内的反应过程，可理解为一种“数字振动台试验”。

表2总结了振动台试验、静力及动力弹塑性分析之间的共同点与差异。

结构弹塑性分析与振动台试验表2振动台试验静力弹塑性分析动力弹塑性分析适当的模型比例适当的模型精细化程度（宏观构件模型、微观材料模型）适当的模型材料适当的材料应力-应变曲线或者截面、构件骨架曲线适当的材料本构模型或者截面、构件的滞回模型动力加载静力加载地震波输入试验结果监测（位移，转角，应变，裂缝发展等）分析结果监测（性能曲线及性能点，变形，材料应变，材料损伤，截面利用率）分析结果监测（变形及残余变形，材料应变，材料损伤，截面利用率，能量平衡等）而动力弹塑性分析方法与线性静力分析方法却有较大的不同，如表3所示。

线性静力分析与动力弹塑性分析特点对比表3分析方法线性静力分析方法动力弹塑性分析方法材料假定弹性模量，泊松比更为真实的材料本构模型（如钢材双折线模型，混凝土三折线模型或者更复杂）构件模拟构件刚度不变构件刚度变化（如混凝土损伤开裂导致构件刚度退化）作用力直接施加外力荷载静载作用下直接输入地震波数据进行积分运算非线性简化方法考虑P-Δ效应考虑材料非线性，几何非线性，边界非线性工况组合不同工况可以线性组合必须累计重力作用对结构在地震作用下响应的影响平衡方程静力平衡方程：动力平衡方程：分析结果工况组合结果直接用于结构设计结构反应随时间变化，从变形角度，统计结构最大反应指导结构设计注：为刚度矩阵；为阻尼矩阵；为质量矩阵；为荷载向量；为节点位移向量；为节点速度向量；为节点加速度向量。

动力弹塑性分析在超限高层建筑结构设计中的应用

动力弹塑性分析在超限高层建筑结构设计中的应用发表时间：2014-10-08T14:51:15.967Z 来源：《工程管理前沿》2014年第9期供稿作者：张全强[导读] 虽然静力弹塑性分析能估算出结构的非线性变形能力，分析结果相对于弹性分析的结果更符合结构的实际受力情况。

张全强莱芜市规划建筑设计院山东省莱芜市邮编：271100 摘要：随着我国国民经济的迅速发展，越来越多的超限高层建筑被应用到人们的生活中。

基于建筑结构设计的“三水准、两阶段”原则，在大震作用下需要对建筑结构的抗震可靠性做出评估。

动力弹塑性分析（时程分析法）能详细记录建筑结构在大震作用下的地震反应，是超限结构抗震分析的重要方法，本文针对时程分析法在超限结构的抗震设计分析需要注意的事项，做了一些分析，以备工程技术人员在设计时选择采用。

一、动力弹塑性分析的研究背景虽然静力弹塑性分析能估算出结构的非线性变形能力，分析结果相对于弹性分析的结果更符合结构的实际受力情况。

但静力弹塑性分析的能力反应谱为荷载-位移的单质点能力反应谱，不能全面考虑荷载作用的方式，静力弹塑性分析理论计算荷载作用方式与实际荷载作用方式存在偏差，不能真实的反应地震作用下结构的内力发展、结构耗能的情况。

同时，在大震作用下，结构会进入塑性变形，结构裂缝迅速发展从而导致结构的刚度矩阵发生改变，结构的内力也会发生内力重分布，这是静力分析无法解决的问题。

因此，必须要进行动力弹塑性分析。

动力弹塑性分析是对大震作用下的建筑结构抗震性能分析的一种常用的方法，建筑的抗震构造措施的做法则是基于大量的工程经验、理论分析、实验研究的结果。

我国对于建筑抗震设计的研究始于20世纪的70年代的河北唐山大地震之后，通过分析框架、剪力墙结构构件的恢复力特性试验结果，总结出一些经验、理论公式，并编制了动力弹塑性分析软件。

21世纪初，我国的学者开始学习欧美国家开发的三维结构分析软件，并将这些软件大量的用于建筑工程中，依据弹塑性分析软件，建立三维建筑结构分析的模型，对模型进行计算假定，选择材料本构关系、积分方法等，对结构进入塑性阶段后的塑性变形、内力发展进行分析，发现结构的薄弱部位，并依据分析的结果采用构造措施提高结构的抗震性能。

超高层建筑结构与弹塑性动力时程分析法

超高层建筑结构与弹塑性动力时程分析法一、前言随着经济的不断发展，城市内部的建筑物高度不断被刷新，各种高层建筑以及超高层建筑被不断的建设，对于这类建筑结构不能进行简单的叠加计算，需要依靠具有科学性的计算方法进行分析。

现如今常用的分析法是弹塑性动力时程分析法，这种分析法具有较高的精确度和准确度，可以对建筑结构进行定性分析，同时可以更好地反应地震对建筑物的影响。

二、工程概况某大型建筑地下2 层，地上33层，总建筑面积约为30 万m。

本工程±0.00 以下由裙房连为整体，±0.00 以上依据层数、高度、结构体系的不同共分为3 个单体，A 座，D 座与商业裙房构成大底盘单塔结构， B 座，C 座与商业裙房构成大底盘双塔结构。

本文论述仅针对B 座，C 座。

建筑结构设计使用年限：50 年；建筑结构安全等级：二级，对应结构重要性系数为1.0；抗震设防类别：根据规范GB50223—2008，本工程商业部分属人流密集的大型多层商场，抗震设防类别为重点设防类（乙）类建筑，写字楼部分抗震设防类别为标准设防类（丙）类建筑；抗震设防烈度为8 度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.20g；建筑场地类别：Ⅲ类；场地特征周期：0.45。

三、弹塑性动力、静力分析力学模型1.层模型它是把结构按层静力等效成质量弹簧串，然后再进行弹塑性动力反应分析。

层模型只能通过时程分析找到薄弱层，不能找到具体的薄弱杆件。

层模型动力时程分析计算由两部分组成，前一部分是层静力特性计算，这部分实际上就是一个小型的计算程序，采用增量法和能量法相结合，逐层计算结构的层间全曲线，并拟合成恢复力骨架曲线，并用三个点来简化描述该骨架曲线，即三线型骨架曲线，以此作为层刚度变化的控制点；后一部分是动力时程响应计算，基于集中质量、串联弹簧模型描述的层模型，采用Wilson—θ法计算结構的动力响应。

2.平面模型平面模型针对的是结构的一个局部——“榀”，对一榀框架进行时程分析，直接找出薄弱的杆件。

基于动力弹塑性分析在某超高层项目抗震超限设计中的运用

基于动力弹塑性分析在某超高层项目抗震超限设计中的运用摘要：随着城市建筑的发展，处于城市中心地段的老旧或工业厂区是城市更新的重要内容，这些地段土地价值大、人口聚集、商业繁荣，在更新过程中主要新建高层和超高层建筑。

本文针对某棚改厂区超高层公寓楼，采用多软件分析和性能化设计，完成了小震弹性分析、弹性时程补充分析、中震等效弹性分析。

采用SAUSAGE 软件，选取三条地震波对结构进行动力弹塑性时程分析，分析结构动力性能，找寻结构薄弱部位并采取加强措施，对类似项目具有一定的参考意义。

关键词：超限高层性能化设计动力弹塑性分析一、工程概况本工程位于贵阳市某棚改厂区内，场地地势比较开阔，场地稳定，为两栋塔楼及多层裙房组成的商业综合体，总建筑面积约18.6万m2。

其中1号楼地上建筑面积约为7.5万m2，地下建筑面积约1.6万m2。

地下3层，地上53层，塔楼结构总高189.70m，属B级高度超高层建筑。

地下主要建筑功能为车库或设备用房，地上主要建筑功能为商业、公寓。

塔楼高宽比5.75，其中核心筒高宽比为11.7。

建筑立面效果图见图1.1。

主楼采用框架-核心筒结构，楼盖为现浇梁板体系，地下室全埋不设缝，嵌固端设在地下一层楼面。

设计使用年限50年，结构安全等级二级，场地类别Ⅱ类，抗震设防烈度6度，设计地震分组第一组，设计基本地震加速度0.05g，抗震设防类别标准设防类，地基基础设计等级甲级，基本风压 W0=0.35kN /m2，场地地面粗糙度C类。

采用 YJK 软件为主要计算程序，采用MIDASBuilding进行校核对比计算，利用SAUSAGE软件进行罕遇地震下动力弹塑性时程分析。

塔楼标准层典型结构布置见图1.2。

图1.1建筑立面效果图图1.2结构标准层典型平面布置图二、结构布置和选型本工程采用框架-核心筒结构体系，为避免刚度突变，框架柱尺寸收进、剪力墙厚度收进和混凝土强度等级变化，二者或三者之间均错开一层以上。

框架柱及核心筒剪力墙混凝土强度等级C60~C40，梁板混凝土等级C40，柱内嵌十字型钢均采用Q420-B。

静力弹塑性分析方法在高层结构设计中的应用

静力弹塑性分析方法在高层结构设计中的应用将静力弹塑性分析方法应用在高层结构设计之中，对某高层案例使用PKPM 软件中PUSH&EPDA程序实施动力时程分析以及静力弹塑性分析，将最终获取的两种结果展开对比。

标签：分析方法；高层结构；设计一、项目简介我国南方地区一座城市综合区域的塔楼建筑，地面以上共57层，整体高度为175m，该建筑总面积为4万平方米，底部两层高度为4.5m，其他楼层的高度为3m，墙柱施工采用的混凝土强度等级，从下到上进行减少（C50～C30）。

设计使用寿命50年，建筑安全等级为二级，丙类建筑，地震设防烈度6度，地震分组为第一组，结构所在区域的场地类型为Ⅲ类，场地特征周期0.45s，地面粗糙度C类[1]。

二、Pushover方法在高层结构设计中的应用对该建筑物所有时期地震产生作用的数据进行分析，需满足下述表1当中的要求。

对小型地震实施弹性计算期间，以地震烈度7度进行计算，地震影响系数采用0.08（中震以及大震在进行计算时，仍旧使用6度参数）。

结构首先使用SATWE 分析计算，同时使用PMSAP进行补充。

计算得出的结果为下表2所示。

在小型地震及中型地震共同作用下，结构基本处于弹性状态，满足结构设防方面的要求。

（一）构造分布该建筑以正负零平面为嵌固，地面以上建筑高度是175m，满足钢筋混凝土B级结构最大高度。

在设计期间，对电梯井和楼梯间部位的剪力墙做加厚处理，加大核心区域的完整性，根据筒体的构造，对该部分实施强化。

（二）静力弹塑性分析得出的结论在PKPM中PUSH&EPDA程序中施加倒三角形荷载，以动力时程分析作为对比项[2]。

按照弹性期间的分析得出：此建筑的Y向数据为关键控制点。

主要分析得出的结果在下图2当中。

等效单自由度系统的周期T/s1、从上图中能够直观地了解到，能力曲线和需求曲线之间有交点，图中的坐标（4.019，0.046）。

2、性能点当中的最大层间位移角1/514，满足规范要求。

静力弹塑性分析方法在高层建筑结构中的应用

ｌｅｅｙｔｅｈｇｅｄｅｔｒｆｔｅｓｒｃｕｅｆｕｎｃｄｂｈｉｈｒｍｏｅｖｃｏｓｏｈｔｕｔｒ．Ｋｅｏｄｓｙｗｒ：ｍｕｔ— ｄｅｔｒ；ｉｓａｔｎｅｕｓｄｎａｃｃａａｔｒｓｉｓａｅａｉｐａｅｎｈｐｅ；ｌｉｍｏｅｖｃｏｓｎｔｎａｏｙｍｉｈｒｃｅｉｔ；ｌｔｒｌｄｓｌｃｍｅｔｓａｃ
Ｖ０．２１３Ｎｏ６．
Ｄｅｃ．２０８０
静力弹塑性分析方法在高层建筑结构中的应用
丁建国
（南京理工大学理学院，江苏南京２０９）１０４
摘要：了使静力弹塑性分析方法应用于高层结构的弹塑性变形计算，文根据静力弹塑性为该分析的基本原理并结合高层建筑结构特点，通过理论分析，到了既考虑多阶振型组合又能反得
ｆｒＨｉｈＢｕｌｉｇｏｇｉｎｓｄ
ＤＩｉｎｇｏＮＧＪａ —ｕ
（ｃｏｌｆｃｎｅ，ＵＴ，ａｊｇ２９ＣｉａＳｈｏｏＳｉｃｓＮＳＮｎｉ０４，ｈｎ）ｅｎ１０
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ａｔｏｆｓａｉｌｓｏｐｌｓｉｎｌｓｓｉｐｌｅｏｃｌｕａｅｔｅｅａｔ－ｌｓｉｆｒ－ｍｅｈｄｏｔｔｅａｔ — ａｔｃａａｙｉｓａｐｉｄｔａｃｌｔｈｌｓｏｐａｔｃｄｅｏｍａｃｔｎｏｉｈｂｉｄｎｓｕｎｅｈｅｓｃａｔｎ．Ｆｏｔｅｂｓｃｐｉｃｐｌｆｓａｉｌｓｏｐａｔｃａａ－ｉｆｈｇｕｌｉｇｄｒｔｅｓｉｍｉｃｉｏｏｒｍｈａｉｒｎｉｅｏｔｔｃｅａｔ— ｌｓｉｎｌｙｉｏｓｓｃｍｂｉｅｔｈｒｃｅｉｔｃｆｔｅｓｒｃｕｅｉｉｈｂｉｄｎｓｎｉｒｖｄｍｅｈｄｏｔｔｃｎｄｗｉｈｃａａｔｒｓｉｓｏｈｔｕｔｒｎｈｇｕｌｉｇ，ａｍｐｏｅｔｏｆｓａｉｅａｔ・ｌｓｉｎｌｓｓｉｃｕｉｇｂｔｈｏｉａｉｎｏｌｉｍｏｅｖｃｏｓｎｈｉｔｎａｅｕｌｓｏ－ａｔｃａａｙｉｎｌｄｎｏｈｔｅｃｍｂｎｔｏｆｍｕｔ－ｄｅｔｒａｄｔｅｎｓａｔｎｏｓｐ－ｄｎｍｉｈｒｃｅｉｔｓｏｈｅｓｒｃｕｅｉｒｓｎｅ．Ｔｅｃｌｕａｉｎｒｓｌｓｓｏｔａｈｍｐｏｅｙａｃｃａａｔｒｓｉｆｔｔｕｔｒｓｐｅｅｔｄｃｈａｃｌｔｏｅｕｔｈｗｈｔｔｅｉｒｖｄｍｅｈｄｏｔｔｃｅａｔ — ｌｓｉｎｌｓｓｉｐｌａｌｏｃｌｕａｅｔｅｅａｔ・ｌｓｉｅｏｍａｉｎｏｉｈｔｏｆｓａｉｌｓｏ－ａｔａａｙｉｓａｐｉｂｅｔａｃｌｔｈｌｓｏ・ａｔｄｆｒｔｆｈｇｐｃｃｐｃｏｂｉｄｎｓｕｄｅｈｃｉｎｏａｈａｅ．Ｂｅａｓｈａｅａｔｆｅｓｉｉｈｂｉｄｎｇｓｓｌｅｕｌｉｇｎｒｔｅａｔｏｆｅｒｑｕｋｓｔｃｕｅｔｅｌｔｒｌｓｉｎｓｎｈｇｕｌｉｓｉｍａｌｒ，ｆｔｅｌｔｒｌｄｓｌｃｍｅｔｓａｅｏｌｓｏ－ｌｓｉｅｏｍａｉｎｕｄｒｔｅｓｉｍｉｃｉｎｉｂｉｕｌｎ— ｈａｅａｉｐａｅｎｈｐｎｅａｔ－ａｔｃｄｆｒｔｏｎｅｈｅｓｃａｔｓｏｖｏｓｙｉ－ｐ工大学学报（自然科学版）

动力弹塑性分析方法及其在结构设计中的应用

3.3 结构阻尼
阻尼作为反映结构振动过程中能量耗散的动力特性之一，不同于结构质量和刚度等其他动力特性可直接通过计算确定，在计算中通常需要抽象为数学模型，其常见的建立形式主要有振型阻尼和瑞雷阻尼，瑞雷阻尼由质量阻尼项αM和刚度阻尼项βK线性组成如图5所示。
图5瑞雷阻尼示意
在以PERFORM-3D为代表的隐式算法软件中，应用振型阻尼矩阵或瑞雷阻尼都较为方便。两类阻尼矩阵可分别单独应用，也可结合一起应用。为了节约计算时间，通常用初始弹性刚度矩阵直接形成瑞雷阻尼矩阵或计算结构的初始线弹性自振周期与振型间接形成振型阻尼矩阵，两类阻尼矩阵都不随时间变化，虽然理论上可以采用弹塑性响应过程中更新后的结构弹塑性总体刚度矩阵。将线弹性响应阶段的振型阻尼矩阵用于弹塑性响应阶段，是一种近似方法，因为结构进入弹塑性阶段工作后，自振周期延长，振型形状也出现变化。如果用瑞雷阻尼矩阵，对于刚度阻尼项βK必须加以关注，特别是用纤维模型模拟的混凝土单元的刚度阻尼项，如用纤维模型模拟的钢筋混凝土柱和剪力墙单元等。这类单元的混凝土纤维在初始线弹性响应阶段假设为尚未开裂，开裂后单元刚度显著下降，继续用单元开裂前的刚度矩阵就会过高估计与此类单元相关的阻尼力与能耗。
通过隐式方法求解时，在每个时间增量步长内需要迭代求解耦联的方程组，计算成本较高，增加的
计算量至少与自由度数的平方成正比。在采用显式方式进行方程求解时，计算在单元层次进行，无需组装整体刚度矩阵，更无需对刚度矩阵求逆，只需对通常可简化为对角阵的质量矩阵求逆，计算过程中直接求解解耦的方程组，不需要进行平衡迭代，故一般不存在收敛性问题，每个计算步的计算速度较快，但是需要非常小的时间步长，通常要比隐式小几个数量级，计算量至少与自由度数成正比[9]。随着分析模型中单元与节点数量的增加，显式方法的优点越加突出。

超高层结构设计中弹塑性法的分析与应用

超高层结构设计中弹塑性法的分析与应用摘要：随着经济的发展，现代建筑楼层数越来越大，如何保障超高层建筑的可靠性和安全性，是相关的工作人员需要进行探讨、研究的一项重要课题。

本文将对弹塑性法进行说明分析，并将该方法应用到超高层建筑的结构设计中。

关键词：弹塑性法；超高层随着经济的快速发展，现代建筑楼层数越来越大，对于这些超高层建筑结构的可靠性、安全性的保障，成为了相关工作人员需要进行研究的主要课题之一。

下面针对该问题，对弹塑性方法进行详细的介绍、研究，并将其应用到超高层建筑的结构设计中。

一、弹塑性分析方法概述弹塑性分析方法包括：静力弹塑性分析法、弹塑性动力时程分析法。

下面将对这两种方法进行详细的介绍。

首先，静力弹塑性分析法一般指静力推覆分析方法。

该分析方法根据结构实际情况，施加给建筑结构侧向力，且逐渐将该力的大小加大，使得结构经历一系列的过程，比如屈服、结构控制位移、裂开、弹性等，以便结构实现预期目标位移，或者成为机构，达到掌握建筑结构在地震的影响下的各种状况，如将发生的破坏机制、薄弱部位、变形与内力特性、塑性绞发生的次序、部位，以更好地判断建筑结构能否承受地震的作用。

其次，20世纪60年代逐渐形成了弹塑性动力时程分析法。

该方法主要研究的是超高层建筑的工程抗震以及抗震分析。

到20世纪80年代，该方法仍然是大部分的国家在抗震设计规范分析方面所使用的方法。

时程分析法属于动力分析方法，是其中的一种形式。

该分析法主要求解结构物的运动微分方程，利用时程分析可以掌握到各个时间点各个质点的加速度动力反应、移动速度和位移等，以计算出结构内力、变形的时程变化情况。

因为存在较大的输入输出的数据量，且较复杂，导致了在一段时间内时程分析法无法开展。

随着快速发展的计算机技术，时程分析方法取得了发展空间。

二、静力弹塑性分析法的分析应用实施静力弹塑性分析法需要进行的步骤如下所示：步骤一：准备工作。

具体包括：建立构件、结构的模型，如确定恢复力模型、物理常数、几何尺寸等；计算承载力；计算荷载等；步骤二：计算各种参数值。

高层建筑结构弹塑性分析方法的研究与实际应用探讨

２．１动力方程
图１层梗型
段，就是当变形关系已经不适用于虎克定律的时候产生的反应称为弹塑性反应。弹性地震反应和弹塑性地
［Ｍ】｛（ｔ）｝＋【ｃ］｛（ｔ））＋［Ｋ］｛ｘ（ｔ））＝［ＭⅡ Ｉ］ｘ（ｔ）（ｔ）
都处在弹性工作的状态，所以必须要对建筑物材料的运动加速度时程曲线是时问ｔ的函数。值得注意的是，弹塑性性质进行考虑才能够准确的进行弹塑性分析。以上动力方程组不能用解析法来求，因为它是一个随根据我国修订之后的抗震设计规范的规定 “ 对不规则机过程，不能用某个确定的函数表示，只能采用数值积的、具有明显薄弱部位的、较高的高层建筑结构，宜进分方法进行求解。以上方程是当如图１的形式，即竖向串联多自由性动力反应的影响因素比较多。要想进行准确的弹性度系在地震地面运动下的动力方程。分析是一项比较复杂的工作。虽然当今国内外已经有行罕遇地震的弹塑性变形分析 ” 。因为对建筑结构弹塑
高层建筑结构中最薄弱的部位，对结构的构建和破坏规律进行分析。本文主要在总结高层建筑结构弹塑性分析实践的基
础上，简要介绍了高层建筑结构弹塑性分析的方法，分析的步骤程序以及对它的实际应用进行探讨，从而体现高层建筑结构弹塑性分析的重要性和可操作性。关键词：高层建筑结构；弹塑性分析；结构模型；应用

高层建筑结构静力弹塑性分析的理论与应用研究

高层建筑结构静力弹塑性分析的理论与应用研究
基本内容
摘要：
随着社会的快速发展和城市化进程的加速，高层建筑结构的设计与安全性显得尤为重要。静力弹塑性分析方法作为一种评估结构在静力荷载作用下的弹塑性响应的重要工具，在高层建筑结构设计中具有重要意义。本次演示阐述了静力弹塑性分析的基本原理和流程，并通过实际工程案例，探讨了静力弹塑性分析在高层建筑结构中的应用及其优越性。
为了帮助读者更好地理解和应用MIDASGEN进行高层建筑结构的静力弹塑性分析，建议参考MIDASGEN用户手册和其他相关文献资料。这些资料将提供更详细的信息和指导，帮助读者掌握MIDASGEN的分析功能和操作方法。
在实际工程实践中，还需要结合实际情况和专业知识进行具体决策。静力弹塑性分析只是评估高层建筑结构安全性的一种手段，还需要综合考虑其他因素（如结构设计、施工工艺、维护保养等）来确保建筑结构的长期稳定性和安全性。
在进行静力弹塑性分析时，需要考虑多种荷载工况，例如自重、风载、地震作用等。通过在MIDASGEN中设置相应的荷载工况，可以模拟高层建筑结构在不同荷载作用下的响应。同时，还需要根据建筑结构的特点，选择合适的分析方法和计算参数，例如静力弹塑性分析方法、屈服准则等。
在MIDASGEN中，可以通过输出位移、应力、应变等结果，对高层建筑结构的静力弹塑性进行分析。通过与其他方法（如有限元方法、实验方法等）的比较，可以发现MIDASGEN在分析高层建筑结构的静力弹塑性方面具有较高的精度和可靠性。
研究目的
本次演示的研究目的是对比研究高层建筑结构的静力与动力弹塑性抗震分析方法，分析各自的优势和不足，并提出改进建议。通过对比两种方法的计算结果，希望能够为高层建筑结构的抗震设计提供更为准确可靠的分析手段。

某超限高层结构性能化设计及弹塑性分析

某超限高层结构性能化设计及弹塑性分析倪炜麟【摘要】在超限高层结构抗震设计中,抗震性能设计方法是一种基于结构在未来不同的抗震设防等级地震作用下达到预期的抗震性能目标而广泛采用的设计方法.本文采用基于性能的抗震设计方法,分别采用PKPM、ETABS和SAUSAGE软件对某超高层结构进行弹性和弹塑性分析.验证结构在多遇地震(35gal)、设防地震(100gal)、罕遇地震(220gal)以及极罕遇地震(400gal)下的性能表现,验证结构性能设计的可靠性.结果表明,当地震烈度小于规范要求的罕遇地震作用时,结构主要指标均表现良好,而当地震水平超出规范规定的罕遇地震时,结构损伤程度明显增大,具有严重破坏的可能.【期刊名称】《广东土木与建筑》【年(卷),期】2017(024)005【总页数】6页(P14-19)【关键词】抗震性能分析;弹塑性分析;极军遇地震;SAUSAGE;超高层结构【作者】倪炜麟【作者单位】广东省建筑设计研究院广州510010【正文语种】中文基于性能的抗震设计方法（Performance-based Seismic Design，PBSD）是90年代初期由美国科学家和工程师提出的，是指对结构进行抗震计算分析和采取构造措施，使结构在未来不同的抗震设防等级地震作用下达到预期的抗震性能目标［1］。

结构性能水准是指建筑物在可能会遇到的特定设计地震作用下的最大容许破坏程度，包括整体结构、结构构件、非结构构件、室内物件和设施以及对建筑物功能有影响的场地设施等。

性能目标是建筑物在每一个设计地震水平下所要求达到的性能水平。

性能目标应根据建筑物的使用要求、性能要求的重要性、经济考虑（伤亡、财产损失、业务中断、震后修复）和其他因素（如文化历史遗迹）等综合因素来确定的［2］。

本文对某超高层框架剪力墙结构设计过程中基于多遇地震、设防地震、罕遇地震和极罕遇地震作用下的性能分析进行介绍，了解结构在不同程度地震作用下的抗震性能。

弹塑性分析在超高层建筑结构设计中的应用

弹塑性分析在超高层建筑结构设计中的应用摘要：在城市化快速发展背景下，建筑行业在国民经济中的地位一直是相当稳固，这些年来，我国的经济发展带动了建筑行业的迅猛发展。

许多城市正在加大投入力度，建设更多的高层建筑以满足人们日常生活和工作的需求。

在高层建筑结构设计过程中，渗透弹塑性理念，可以提高高层建筑结构的安全性和稳定性。

本文围绕基于弹塑性分析理念在超高层结构设计中的渗透展开讨论，为高层建筑结构设计应用弹塑性理念提供参考依据。

关键词：弹塑性分析；超高层建筑；结构设计一、弹塑性方法1.1 静力弹塑性方法分析从建筑物结构变化分析角度来看，所谓的静力弹塑性方法，其源于建筑物自身结构变化的情况，是一种在特定条件下进行的静力推覆分析方式。

在进行实际建筑物自身结构变化时，为了分析过程的精准，也会给其加入一定的侧向力，当这一额外加入的力量开始增加，整个建筑架构就会进入一个逐渐变化的阶段，弹性变动进而出现开裂，随后达到整个架构的屈服力，最后出现结构性的位移，而确定造成这一过程的弹塑力，是确定建筑物整体结构达到抗震标准的一个目标，同时这一方法也给相关从业人员带来了全新的评估方式，使整个行业都随之变革。

1.2 材料自身存在本构关系与塑性铰分析在进行相关研究时，对于静力弹塑性的分析，均是创建弯矩转角关系或弯矩曲率来确定不同材料之间的静力关系。

在由构件截面所组成的本构关系中，如果建筑物遭遇地震，其对于整个构件的力影响从实际结构变化状况进行划分，可以分为构件可立即恢复、出现结构性的损坏、威胁生命安全和彻底的结构破坏四个方面。

1.3 水平力的分布模式在进行侧向负荷的具体分布形式分析时，根据其力结构的变化，可以体现出在震动条件下，不同结构层在惯力方面的表现形式，同时也可以反映出实际所造成的破坏大小。

在当前研究中，对于侧向荷载通常将其划分为两种类别。

第一种，固定模式，在固定模式下其实际可出现的形式有三个小类别:第一种为SRSS 分布形式，这种形式也可以为研究者显示出惯性力，方便进行分析；第二种为均布分布，相对于上一种，它所反映的是对楼层的重力与实际侧向力之间的关系，进而找到惯性力的分布；第三种为倒三角，它是以建筑结构构型作为研究的基础，进行找到对应的惯性力分布；以上三种形式，无论哪一种都无法在单一情况下如实反映真正的形变与受力数据，所以通常会采取两种以上进行综合分析。

某超高层办公楼结构的动力弹塑性分析

某超高层办公楼结构的动力弹塑性分析摘要：复杂的超高超限高层建筑结构需要进行弹塑性分析及计算来验证其是否满足抗震设防要求。

本文以长乐某超高层办公楼结构为背景，对其进行弹塑性时程分析，研究该结构在地震作用下的抗震性能。

采用ABAQUS建立三维弹塑性分析模型和进行了动力时程分析。

对结构的整体反应和构件损伤情况进行了分析和评估，用详细的量化指标验证了该结构能够在罕遇地震水平下实现“大震不倒”。

关键词：超限高层；动力弹塑性分析；罕遇地震；抗震性能0 前言本工程总建筑面积8.6万平米，主楼为37层，地下室2层。

结构体系为框架-核心筒结构，结构总高149米，为B级高度，主楼平面尺寸为27.4米X48.2米，整体的高宽比5.49，长宽比为1.76。

建筑方案要求底部3层局部通高，造成2及3层有大面积的楼板缺失，同时存在位移比超限等问题，别外结构底部3层80%柱为双向无梁拉结的13.8m高跨层柱。

由于本工程比较复杂，为了检验结构在罕遇地震作用下是否满足“大震不倒”的抗震设计要求，有必要对其进行动力弹塑性分析，验算弹塑性层间变形，判断主要抗侧力结构的屈服顺序和损伤程度，根据构件破坏顺序研究结构的屈服机制，对结构的整体抗震性能做出综合评估。

本工程罕遇地震作用下弹塑性时程分析软件采用大型有限元ABAQUS 6.10。

该软件是一套功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件。

它可以解决从相对简单的线型分析到极富挑战的非线性模拟等各种问题。

具备十分丰富的单元库，可以模拟任意实际形状，可以模拟多数典型工程材料的性能，包括金属、聚合物、复合材料、钢筋混凝土等。

同时，可嵌入用户开发的单元模型、材料模型等已满足用户需求。

1 模型建立与参数确定1.1 整体模型根据初步设计方案建立三维整体结构模型，对主要抗侧力构件（剪力墙和连梁、框架梁柱）按照实际情况进行模拟。

假定结构在地下室顶板嵌固，采用瑞利阻尼，阻尼比取5%。

1.2 构件模型本工程中钢筋混凝土梁、柱，以及型钢混凝土柱均采用纤维模型；剪力墙、连梁采用ABAQUS提供的空间壳元来模拟，在壳元中可以通过Rebar Layer模拟钢筋的作用。

静力弹塑性Pushover分析方法在高层建筑结构中的应用共3篇

静力弹塑性Pushover分析方法在高层建筑结构中的应用共3篇静力弹塑性Pushover分析方法在高层建筑结构中的应用1静力弹塑性Pushover分析方法是一种在高层建筑结构中广泛应用的结构分析方法，它可以用于评估建筑物的破坏机制和耐震性能，并为施工和维护提供有用的指导和建议。

本文将详细介绍该方法的原理和应用。

Pushover分析方法基于弹塑性理论，可以很好地模拟结构的非线性特性，并预测其塑性极限以及峰值位移。

该方法在分析中采用了非常简便的工具，比如一维曲线（Capacity Curve）和位移时程，因此可以更好地理解分析结果。

Pushover分析方法通常在进行性能评估时使用，其主要目标是确定结构的破坏机制。

该方法通常包括以下步骤：1.建立结构的有限元模型在进行Pushover分析之前，需要建立结构的有限元模型。

有限元模型必须准确地描述结构的几何形状、材料属性和边界条件。

通常情况下，有限元模型是由保密的BUILDING INFORMATION MODELING（BIM）或其他建模软件生成。

2.确定结构的荷载模型在确定荷载模型时，需要考虑结构所受的地震、风荷载和重力荷载等因素。

在进行Pushover分析之前，需要将自重和其它固定荷载先施加在结构上，然后再考虑施加的横向载荷。

3.确定分析属性分析属性是指用于模拟结构响应的材料模型、纵横向构型变化以及分析强度等因素。

静力弹塑性Pushover分析采用材料的弹性模量及屈服强度，在结构滞回曲线上用刚度和残余形变表达了结构的非线性本质。

4.进行Pushover分析进行Pushover分析时，需要使用一种称为Capacity Curve的曲线来描述结构的响应。

该曲线可以通过在结构中逐步增加侧向荷载来构建。

在每个荷载步长上，都会根据结构的强度、刚度和残留形变来计算结构的响应。

通过计算位移和弧度等参数，可以建立结构的Capacity Curve。

5.进行破坏模式分析通过Capacity Curve，可以确定结构的塑性极限和层间的响应状况。

超高层建筑结构动力弹塑性分析中的一些关键问题探讨

Building & Science︱64︱2017年3期超高层建筑结构动力弹塑性分析中的一些关键问题探讨邬洋重庆市设计院，重庆 400015摘要：随着社会的发展，经济的进步，我国高层建筑的发展迅速，越来越多的高楼大厦拔地而起。

由于现如今城市发展迅速，城市居民生活水平的提高，大量务工人员涌入城市，为了扩大城市空间，尽量减少用地面积，城市建筑在高度上和造型上实现了许多突破，这也为高层建筑的抗震设计带来了更多挑战。

超高层建筑在罕见地震作用下的动力弹塑性响应是结构抗震建筑设计的重要环节，本文将对超高层建筑结构动力分析中的一些关键性问题进行探究。

关键词：超高层建筑；抗震；弹塑性中图分类号：TU3 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）03-0064-021 前言近些年来，世界上发生了许多重大的地震灾害，2008年的汶川8.0级地震，约6.9万人遇难。

2010年海地7.3级地震造成约27万人遇难，370万人受灾，同年智利8.8级地震并引发海啸200万人受灾，青海玉树7.1级地震造成2698人遇难。

2011年日本发生9.0级强震并引发强烈海啸，伤亡重大。

2013年伊朗7.8级地震，2014年云南鲁甸发生6.5级地震。

2008年以来的8年时间里，我国发生了三起大型地震，造成了巨大的财产损失和人员伤亡，为受灾群众造成了很大的心理伤害。

所以，在现代的建筑行业，高层建筑的抗震效果受到了国家和百姓的高度重视。

随着现代科技的发展和技术的创新，在建筑施工中抗震理念也得到了不断地发展，以性能抗震为基本的抗震设计方法广泛地应用于超高层建筑之中。

该方法的应用将建筑抗震设计目标具体化和多重化，给出了超高层建筑结构在多遇地震、设防地震、罕遇地震下的具体设计要求，通过非线性分析软件并选择合适的参数对结构实行动力时程分析计算和设计。

弹塑性分析方法主要分为静力弹塑性分析和动力弹塑性分析两种，我国《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定，高层建筑的高度不超过150m 可以采用静力弹塑性分析法，当高层建筑的高度大于200m 时就要采用动力弹塑性分析法。

弹塑性分析在高层建筑结构设计中的应用思考

弹塑性分析在高层建筑结构设计中的应用思考摘要：建筑业在社会经济中有着巨大的影响力，近年来，国内的经济建设拉动了建筑业的蓬勃发展。

很多摩天大厦高耸入云，而房屋建筑的可靠性、安全系数等成了大家重点考量的问题，建筑材料的弹塑性分析在建筑业的运用理应得到更大的重视。

所以本文将从高层建筑着手，探讨弹塑性分析在增强房屋建筑中的运用。

关键词：弹塑性分析；高层建筑；抗震；结构设计一、提高城市房屋建筑物防震性能的必要性因为现今越来越多的人走进城市生活和工作，城市建设用地的总面积比较有限等众多因素，城市必须持续地建造更大的高层建筑来承载日渐增多的人口数量，各大城市也都设计了很多别具风味的高层建筑。

可是部分复杂性构造的房屋建筑在寻求独有风格特征和外观的同一时间，在房屋抗震要求层面很有可能并没有满足国家要求的安全范畴，这给人民大众的生命财产安全造成了巨大的潜在风险。

并且，我们也经常在新闻报道上看见各种地震报道，或者是某地的房屋质量出现问题等，这给社会生活造成了相应不利的影响。

所以，重点探讨如何去增强高层建筑的房屋抗震水平，增强高房屋建筑的安全系数，是惠及于人民群众和社会生活的要事，理应得到建筑师们和建筑施工人员的共同关注。

所以增强城市高层建筑的房屋抗震水平是城镇化必须要做到的。

二、弹塑性分析1、静力弹塑性分析方法弹性和塑性是建筑材料的根本特征，弹塑性的具体分析在工程材料科学、建筑力学里都是非常重要的研究方向。

静力弹塑性分析方法，又叫做推覆法和静力荷载增长法。

静力弹塑性分析法，是对结构在罕遇震灾效果下开展弹塑性变形分析的一个简易化方式，从实质上说它是一个静力分析法。

具体地说，便是在结构计算模型上增加按某些规律划分的水平侧向力，单调载入并逐步增加；如果有结构件裂开或屈服即更改其刚度系数或使其撤出工作，以此更改结构总刚度矩阵，开展下一阶段计算，按顺序反复一直到结构符合设定的状况，以此辨别是不是符合相对应的抗震功能标准。

在具体房屋建筑构造改变的分析流程中，会加进一个改变的侧向力来增强试验分析的精确度。

浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤

浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤摘要：随着城市超高层建筑越来越多，超高层建筑结构的超限审查也越来越严格，因此结构超限计算和分析也显得尤为重要，超限计算包括弹性计算、弹性时程分析、等效弹性分析、静力弹塑性和动力弹塑性分析，本文仅针对过程和方法较为复杂的动力弹塑性分析方法和步骤作简单介绍。

关键词：超限性能目标罕遇地震地震波动力弹塑性分析结构损伤1概述本文以武汉某超高层住宅楼为例，简要介绍超限高层结构的动力弹塑性方法和步骤。

2工程概况武汉某超高层住宅楼，结构高度为166.6m，为B级高度，地上55层，地下3层。

结构标准层长约48m，等效宽度约18.7m，高宽比约9.1；采用混凝土剪力墙结构型式。

按《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）及武城建[2016]5号、[2016]154号文规定，本楼栋抗震设防类别为标准设防类。

剪力墙、框架梁及连梁抗震等级均为二级。

本楼栋建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限为50年。

根据《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》），本地区设计抗震设防烈度为6度，场地类别为Ⅱ类，基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为一组；按《中国地震动参数区划图》相关规定，多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的地震加速度的最大值分别为17cm/s2、50cm/s2、115cm/s2，水平地震影响系数最大值αmax分别为0.0417、0.125、0.2875，特征周期分别为0.35、0.35、0.4.3结构超限情况及解决方案3.1结构超限情况根据国家《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》中的相关规定，本项目为钢筋混凝土剪力墙，超限高度限值为140m，因此高度超限，无其他超限项；需要进行抗震超限审查。

3.2抗震性能目标根据《高规》第3.11节及条文说明，本项目可选用结构抗震性能目标为D级，具体如下：规范抗震概念：小震不坏、中震可修、大震不倒；性能水准为1、4、5；性能目标：关键构件（底部加强区、楼梯间及端山墙通高剪力墙）：在小震作用下无损坏、弹性；中震作用下轻度损坏、抗震承载力满足不屈服；大震作用下中度损坏、抗震承载力宜满足不屈服。

弹塑性设计在高层建筑方面的应用

弹塑性设计在高层建筑方面的应用【摘要】随着高层建筑在我国各城市的普及，以及楼层高度的不断增加，如何对高层建筑的可靠性与安全性进行保障，就需要运用弹塑性设计。

弹塑性设计能够提高高层建筑的安全性和抗震能力，是高层建筑中必不可少的设计方法。

本文对弹塑性设计在高层建筑方面的应用进行了分析和探讨。

【关键词】弹塑性设计；高层建筑；分析应用我国的城市规模正在逐渐扩大，为了提高土地的利用率，兴建高层建筑是一个必然的趋势。

然而高层建筑的高度越来越高，结构和体型也越来越复杂，如何保障高层建筑的安全性、抗震性是高层建筑设计中一个刻不容缓的问题。

本人结合多年实际工作经验，对弹塑性设计在高层建筑方面的应用展开了探讨，旨在通过弹塑性设计提高高层建筑的抗震性和安全性。

1.高层建筑弹塑性设计的概念高层建筑中的弹塑性设计包括静力弹塑性分析法和动力弹塑性分析法两种。

在具体应用中两种方法进行结合使用。

1.1静力弹塑性分析理论静力弹塑性分析也称为静力推覆分析，主要是以实际的结构情况为依据，将通过模拟地震而得到的水平惯性力作用添加到建筑结构中，使建筑结构承受一种侧向力，并不断加强这种侧向力的强度[1]。

建筑结构在侧向力的作用下弹性、裂开并且屈服，最后发生结构控制位移。

促使建筑结构实现预期目标的位移或者成为机构，以掌握建筑结构在地震影响下的情况。

对建筑结构的薄弱部位、内力特性、变形情况、塑性铰的发生次序和部位、破坏机制等情况进行了解，从而判断建筑结构对地震作用的承受能力[2]。

1.2动力弹塑性分析理论上世纪六七十年代，与静力弹塑性分析理论相对的另一种高层建筑弹塑性分析理论兴起了，也就是弹塑性动力时程分析理论。

该理论同样是对高层建筑的抗震性进行分析，在上世纪八十年代之后弹塑性动力时程分析理论已经被大部分国家所采用，用来对高层建筑的抗震设计进行分析。

弹塑性动力时程分析主要是通过运动微分方程，对高层结构物进行积分求解，以时程分析的方法来来高层建筑结构在时间变化中的质点位移、加速度动力和移动速度进行掌握，计算高层结构的时程变化状况与结构变形情况[3]。