苏州中润广场主楼动力弹塑性时程分析

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第41卷第4期2011年4月建筑结构BuildingStructureVol.41No.4Apr.2011

苏州中润广场主楼动力弹塑性时程分析

张雪峰

（华东建筑设计研究院有限公司，上海200002）

［摘要］通过对苏州中润广场主楼弹塑性时程分析，验证结构是否满足“大震不倒”的设防水准要求，寻找结构薄弱部位和薄弱构件，提出相应的加强措施；同时，评价结构在大震作用下的力学性能，研究罕遇地震作用下主要构件的损伤和屈服情况，并对损伤程度做出性能评价，以指导结构设计。此分析过程分为施工过程计算、振型及周期计算、弹塑性时程分析。计算结果表明，在给定地震波的罕遇地震作用下，结构整体受力性能良好，能满足罕遇地震下的抗震性能目标。

［关键词］弹塑性时程分析；罕遇地震；塑性应变；地震波中图分类号：TU375.4

文献标识码：A

848X（2011）04-0064-05文章编号：1002-

Elasto-plastictimehistoryanalysisofSuzhouZhongrunSquaremainbuilding

ZhangXuefeng

（EastChinaArchitecturalDesign＆ResearchInstituteCo.，Ltd.，Shanghai200002，China）

Abstract：Byelasto-plastictimehistoryanalysis，itwasdeterminedwhetherthestructureofSuzhouZhongrunSquareissatisfiedwiththestandardtoguaranteenocollapseundermajorearthquake.Theweaknesspartsorcomponentsofthestructurewerefoundout.Correspondingstrengthenedmeasureswereputforwardindesignprocess.Inaddition，theperformancemechanicssufferingmajorearthquakeswasevaluated.Thedamagedoryieldedstateofmainstructuralcomponentswasstudied，andthedegreeofdamagewasevaluatedwhensubmittedtorarelyearthquakes.Somereasonablesuggestionswereobtainedforengineeringdesign.Thecomputeconsideringworkprogress，thecomputeofvibrationmodeandperiod，andtheelasto-plastictimehistoryanalysiswereconcludedintheanalysisprocess.Calculationresultsindicatethatthestructurehasexcellentseismicbehaviorswhenaffectedbyspecifiedmajorearthquakewave，andcanreachtherequirementofseismicperformanceundertheactionoftherarelyearthquake.

Keywords：elasto-plastictimehistoryanalysis；rarelyearthquakes；plasticstrain；earthquakewave

0概述

苏州中润广场位于苏州市吴中区行政办公中

主楼核心筒在层28（124.3m标高）南北向各收由18.2m×19.9m收为12.0m×19.9m，平进3.1m，

面布置及计算简图见图1～3。收进后的核心筒剪保证了剪力墙传力的连续性。力墙均能延伸至基础，

层36以下采用钢骨混凝土柱，层36以上采用钢筋混凝土柱1

［1］

2

总建筑面积约21.9万m，是由办公主楼、商务心，

办公楼、裙楼、商业街和钢结构连廊组成的城市综合体，设整体3层地下室；主楼以地下室顶板为嵌固

［1］

，地上43层，主屋面高度190m，采用钢筋混凝。

主屋面以上为7层钢结构土框架核心筒结构体系，

构架，最高点标高230m。根据苏州中润广场抗震专项审查要求，在工程施工图阶段进行了动力弹塑性时程分析。

工程的抗震基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组；场地类别为Ⅲ类，场地特征周期按《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）［2］（简称《），抗规》插值计算Tg=0.54s；多遇地震参数按江苏省地震工程研究院提供（GB17741—2005），的《工程场地安全性评价报告》

取αmax=0.08，弹性时程分析所取地面运动最大加

2

大震采用规范的地震动参速度为34cm/s；中震、

动力弹塑性分析目的与分析方法

对主楼结构进行罕遇地震下的动力弹塑性时程

分析，以期达到以下目的：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；研究结构在大震作用下的基底剪力、剪重顶点位移、层间位移角等综合指标，评价结构在比、

大震作用下的力学性能；研究大震作用下主要构件（剪力墙、框架梁、框架柱）的损伤情况；研究主要构件钢筋的屈服情况；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加强措施，以指导结

Email：zxfsuzhou@作者简介：张雪峰，工程师，一级注册结构工程师，

http://。

数，罕遇地震动力弹塑性时程分析采用加速度时程的主方向输入峰值为110cm/s

2［3，4］

。

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第41卷第4期张雪峰.

苏州中润广场主楼动力弹塑性时程分析

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图1主楼标准层一（层7～28

）图2主楼标准层二（层29～屋面

）

图3计算简图

构设计。

结构动力时程分析过程中，阻尼取值对结构动力反应的幅值有比较大的影响。在弹性分析中，通根据《抗规》规常采用振型阻尼ζ来表示阻尼比，

结构在罕遇地震下的振型阻尼ζ取0.05（各振定，

型相同）。实际在弹塑性分析中，由于采用直接积分法方程求解，通常的做法是采用瑞利阻尼等效模拟振型阻尼，瑞利阻尼分为质量阻尼α和刚度阻尼β两部分，其与周期的关系如图4所示，其与振型阻尼的换算关系见下式：

βωnαTnαβπ

+=+ζ=

2ωn24π2Tn

式中：ωn和Tn分别为结构的第n阶圆频率和第n阶模态自振周期。

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图4

［5］

法。弹性模型采用

阻尼系数与周期关系

1/2，以保证其具有承受竖向荷载的能力。根据美国规范FAME356，要求主要受力构件钢筋最大塑性应变小于0.025；梁柱单元：允许梁柱混凝土出现刚度但主框架梁、柱混凝土抗压弹性模量退化值不退化，

应超过80%，以避免梁端或柱端完全压碎。钢筋的塑性应变小于0.025

。3

施工过程计算

由于结构在承受地震作用之前已经承受了恒载、活载等作用，而且恒载和活载对结构产生的位移因此在地震分和内力对地震分析过程有较大影响，

析之前需先进行静力分析。计算发现，在恒载+0.5

（1

）

活载的作用下，剪力墙结构的最大压应力为12.47MPa，最大拉应力为2.90MPa，局部损伤出现在层28剪力墙突变处。这是由于层28以上部分墙体收进，导致层28墙体竖向荷载不均，竖向变形不——中间墙体竖向变形大于边缘部分，导致在一致—

周边墙体与中部墙体连接处出现拉应力。由于混凝土抗拉能力较差，较早出现受拉开裂损伤，但该部位钢筋应力水平较低，最大集中拉应力仅14.5MPa，仍具有较高的安全储备；混凝土梁、柱钢筋和钢骨的最大应力为108.8MPa，小于钢材的设计强度，钢筋拉应力分布情况见图5。综上所述：施工完成后，剪力墙最大压应力小于设计强度；墙体突变处出现局部混凝土受拉损伤，但墙体中钢筋应力仍保持在较低

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