型钢框架混凝土核心筒和钢框架支撑核心筒结构弹塑性时程分析

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1、第十届中日建筑结构技术交流会南京型钢框架一混凝土核心简和钢框架一支撑核心简结构弹塑性时程分析王斌张翠强吕西林同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学结构工程与防灾研究所AbstraCtCurrentlynoIllineartimellistoryamlySisofseismicanalysisofmgh-risebuildingshasbeenwidelyuse也butitSamlysismethodSstillrleeddeVel叩mentandimproVement．Sino-JapaneseS饥Jctural

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5、earti眦llisto巧amlysis；seisIIlicperf．0nmnce1引言2012年中日建筑结构技术交流会中日双方研究决定进行中日高层建筑结构弹塑性时程的算例对比分析活动，组织了国内外8家单位对相同案例进行分析比较【l】。本文针对此次分析活动中2个案例：钢框架．混凝土核心筒和钢框架．支撑核心筒结构，分别采用NosaCAD2010和MidasBuilding有限元分析程序建立整体结构模型。其中压弯构件采用纤维模型，梁采用塑性铰模型，支撑采用塑性铰模型，墙体采用非线性平板壳单元，以反映构件非线性复杂受力情况

6、。通过8度罕遇烈度下7条地震输入的弹塑性时程分析，研究了该案例结构的变形和破坏情况，探讨了弹塑性时程分析在实际工程中的应用要点。第一部分：型钢框架一混凝土核心筒结构2．1工程概况钢框架．混凝土核心筒结构共32层，结构总高度129m，平面基本尺寸为48m×48m，首层5．0m，其它层高均为4．Om。楼板无大开洞，形成刚性横隔板，把核心筒与外框架联系在一起。核心筒采用普通钢筋混凝土剪力墙，外框架由型钢混凝土柱和钢梁构成的组合结构框架，标准柱距为9．6、米，矩形型钢混凝土柱直径从基底逐渐减少并延伸至屋顶，外框架梁采用焊接H

7、型钢梁与柱刚接，与核心筒墙体铰接，其典型楼层布置和立面见图l所示。2．2计算分析程序和主要参数采用No鼢CAD20lO分析程序对该结构进行弹塑性时程分析，对该结构抗震性能和抗震机理进行研究。2．2．1构件有限元模型：，梁柱杆单元采用三段变刚度杆单元模型，由位于中部的线弹性区段和位于杆两端的弹塑性段组成。以受弯为主的钢梁和混凝土梁单元截面的弹塑性段弯矩一曲率骨架曲线分别采用二折线和三折线模型。由于柱受双向弯矩作用，并到受轴力变化影响，柱单元弹塑性段采用纤维模型，钢和钢筋纤维采用理235想弹塑性的二折线模型，并考虑屈服强

8、化。u窖蓦蓦l_—lg誊害f●8兽上AB一8蓦‘‘】T。‘96。096009600960048000(a)二层结构平面图十亩(b)典型结构平面图(c)整体立面图图l型钢框架．混凝土核心筒结构典型平面布置和立面图核心筒墙体采用平板壳模型，平板壳单元中膜单元带有旋转自由度，可以方便地与连梁相连接。平板壳单元面外按弹性计算，仅考虑面内非线性。墙体单元中的钢筋采用弥散模式，在某一方向上按配筋率均匀分布，钢筋的本构模型仍采用理想弹塑性模型。混凝土本构模型采用单轴等效应力．应变关系模型，单轴等效应力一应变关系滞回曲线与纤维模型中

9、的混凝土本构模型相同，但考虑正交方向上应力状态对强度的影响。混凝土开裂模型采用分布裂缝模式。采用单轴等效混凝土材料模型的板壳单元，可反映墙体的开裂、压碎、配筋应力．应变状态等非线性情况。整体结构计算模型由杆单元和壳单元组成，杆单元用于梁柱构件，壳单元用于建立筒体和楼板结构，楼板采用弹性楼板假定。2．2．2结构构件材料与强度进行弹塑性分析时，混凝