上海MOU项目弹塑性分析报告

目录

1 工程概况 (64)

1.1工程介绍 (64)

1.2进行罕遇地震弹塑性时程分析的目的 (65)

2分析方法及采用的计算软件 (65)

2.1分析方法 (65)

2.2分析软件 (65)

2.3材料模型 (65)

2.3.1 混凝土材料模型 (65)

2.3.2 钢材本构模型 (66)

2.4构件模型 (66)

2.4.1 梁单元 (66)

2.4.2 楼板模型 (67)

2.5分析步骤 (67)

2.6结构阻尼选取 (67)

3 结构抗震性能评价指标 (68)

3.1结构的总体变形 (68)

3.2构件性能评估指标 (68)

4 动力特性计算 (69)

5 施工加载过程计算 (69)

5.1施工阶段设置 (69)

5.2施工阶段计算结果 (69)

6 罕遇地震分析总体信息结果汇总 (70)

6.1地震波选取 (70)

6.2基底剪力 (72)

6.3层间位移角 (74)

6.3.1 左塔楼 (74)

6.3.2 右塔楼 (78)

6.4结构顶点水平位移 (82)

6.5柱底反力 (85)

6.8结构弹塑性整体计算指标评价 (86)

7构件性能分析 (87)

7.1钢管混凝土柱 (87)

7.2斜撑 (87)

7.3连梁 (88)

7.3主要剪力墙 (89)

7.4钢梁的塑性应变 (96)

7.5楼板应力及损伤 (96)

8 罕遇地震作用下结构性能评价.......................................... 99大成乡村图书馆

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1 工程概况

1.1 工程介绍

上海MOU——M塔楼（M），地下5层，地上33层，结构总高度为180m；主体结构采用框架-核心筒体系，外框架为圆钢管混凝土柱、钢框架梁。

钢管混凝土柱截面为Φ1200x1140～Φ900x860。核心筒采用钢筋混凝土剪力墙体系，外墙厚750mm～400mm，内墙厚500mm～300mm，部分墙体内配置10mm厚钢板。在32层以下，结构由左右两个塔楼构成，中间通过钢梁及6-7层、17-20层两道“人”字形斜撑连接，斜撑截面为BOX 560x1060x80x80。

上部主体结构分析时，以地下室顶板为嵌固端。

主要构件信息：

（1）框架柱均采用圆钢管混凝土柱，混凝土强度等级为C60。钢管为Q390。

（2）核心筒内连梁：

⏹上下纵筋配筋率各为1.0%；

⏹SATWE模型中有钢板的连梁需要考虑内嵌钢板（钢板尺寸20x600）；

⏹核心筒内其他主梁:上下纵筋配筋率各为1.0%；

（3）楼板（C40）:单向配筋率为0.3%。

（4）剪力墙（C60）：

⏹加强区（66m标高以下及巨型支撑层上下层（含支撑层））：

✓暗柱纵筋配筋率为10%（含型钢）；

✓墙体的竖向和水平分布筋配筋率均为0.6%；

⏹其他区域（66m标高以上）：

✓角部及与巨型支撑连接处的暗柱纵筋配筋率为5%，其他暗柱1.6%；

✓墙体的竖向和水平分布筋配筋率均为0.35%；

图1.2 标准层结构布置图

图1.3 abaqus整体模型图1.4 桁架层

图1.5 典型楼板单元剖分

1.2 进行罕遇地震弹塑性时程分析的目的

对此工程进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，以期达到以下目的：

（1）评价结构在罕遇地震作用下的弹塑性行为，根据主要构件的塑性损伤和整体变形情况，确定结构是否满足“大震不倒”的设防水准要求；

（2）根据结构在大震作用下的基底剪力、剪重比、顶点位移、层间位移角等综合指标，评价结构在大震作用下的力学性能；

（3）检验混凝土墙肢在大震下的损伤，及钢筋的塑性发展情况；

（4）检验钢管混凝土及钢结构构件在大震下的塑性情况；

（5）分析斜撑的屈服和屈曲情况，检验是否满足预设构件性能目标；

（6）研究特殊楼层混凝土楼板的损伤和钢筋塑性情况；

（7）根据以上分析结果，针对结构薄弱部位和薄弱构件提出相应的改进措施，以指导结构设计。

2分析方法及采用的计算软件

2.1 分析方法

目前常用的弹塑性分析方法从分析理论上分有静力弹塑性（pushover ）和动力弹塑性两类，从数值积分方法上分有隐式积分和显式积分两类。本工程的弹塑性分析将采用基于显式积分的动力弹塑性分析方法，这种分析方法未作任何理论的简化，直接模拟结构在地震力作用下的非线性反应，具有如下优越性：

（1）完全的动力时程特性：直接将地震波输入计算模型进行弹塑性时程分析，可以较好地反映在不同相位差情况下构件的内力分布，尤其是楼板的反复拉压受力状态；

（2）完全的几何非线性：结构的动力平衡方程建立在结构变形后的几何状态上，可以精确的考虑“P-Δ”效应、非线性屈曲效应、大变形效应等非线性影响因素。

（3）完全的材料非线性：直接在材料应力-应变本构关系的水平上进行模拟，真实的反映了材料在反复地震作用下的受力与损伤情况；

（4）采用显式积分，可以准确模拟结构的破坏情况直至倒塌形态。

2.2 分析软件

以ABAQUS/STANDARD 和ABAQUS/EXPLICIT作为求解器，进行弹塑性计算。ABAQUS是由美国HKS 公司研制开发的有限元软件之一，该软件精度高，具有较好处理非线性的能力。

2.3 材料模型

2.3.1 混凝土材料模型

混凝土材料采用弹塑性损伤模型，当混凝土材料进入塑性状态后，其拉、压刚度降低如图2.1、2.2，混凝土受拉、受压损伤系数分别由dt和dc表示；

反复荷载下材料拉、压刚度的恢复如图2.3，当荷载从受拉变为受压时, 混凝土材料的裂缝闭合, 抗压刚度恢复至原有的抗压刚度; 当荷载从受压变为受拉时, 混凝土材料的抗拉刚度不恢复；

混凝土材料轴心抗压和轴心抗拉强度标准值按《钢筋混凝土设计规范》附录C表4.1.3采用。图2.1 混凝土受拉应力-应变曲线及损伤示意图

()

1

2

1,

SDV dt

SDV

=-混凝土受拉损伤后的抗拉刚度系数

为混凝土受拉损伤后的抗拉强度