論動力彈塑性分析在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的若干問題摘要：近些年來，我國經(jīng)濟(jì)得到了較為快速的發(fā)展，越來越多的超限高層建筑被應(yīng)用到人們的生活中?；诮ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計的“三水準(zhǔn)、兩階段”原則，在大震作用下需要對建筑結(jié)構(gòu)的抗震可靠性做出評估。動力彈塑性分析（時程分析法）能詳細(xì)記錄建筑結(jié)構(gòu)在大震作用下的地震反應(yīng)，是超限結(jié)構(gòu)抗震分析的重要方法，本文通過對某物業(yè)1#樓大震彈塑性受力分析，證實該結(jié)構(gòu)體系可實現(xiàn)大震不倒的總體設(shè)防目標(biāo)；并給出了轉(zhuǎn)換梁受力的薄弱部位及相應(yīng)的加強(qiáng)措施，供同行參考。關(guān)鍵詞：框支框架；轉(zhuǎn)換層；抗震性能；彈塑性分析；動力響應(yīng)一、工程概述該工程由是由七棟11層的住宅組合的小區(qū)，住宅層高2.9米，建設(shè)用地面積為64580.59m2,總建筑面積為152405.28m2。是典型的下部地鐵車輛基地和上部住宅合為一體的綜合建筑群。該工程首層為停車庫及設(shè)備用房，9米平臺為停車庫,15米平臺為住宅首層,結(jié)構(gòu)15米平臺設(shè)縫將上部住宅分為多塔或單塔。二、工程特點(diǎn)及研究內(nèi)容本工程主要特點(diǎn)：1．豎向體型收進(jìn)地鐵上蓋通過結(jié)構(gòu)分縫劃分了多個結(jié)構(gòu)單位,導(dǎo)致一部分地鐵上蓋結(jié)構(gòu)單元上放置了一個住宅結(jié)構(gòu)單元,另一部分放置了2個住宅結(jié)構(gòu)單元；由于地鐵上蓋結(jié)構(gòu)單元的平面尺寸大于住宅單元的平面尺寸,形成了大底盤單塔或多塔結(jié)構(gòu)。1#樓地鐵上蓋結(jié)構(gòu)單元平面尺寸為60m*99m，住宅僅為48m*11.7m，豎向體型收進(jìn)較大。2．扭轉(zhuǎn)不規(guī)則通過小震作用下分析,結(jié)構(gòu)在水平地震力作用下并考慮偶然偏心時的位移比大于1.2,為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)。3．豎向不規(guī)則與傳統(tǒng)的框支剪力墻結(jié)構(gòu)不同,本工程上部住宅采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),在15米平臺上對住宅部分的框架柱進(jìn)行了轉(zhuǎn)換,形成了豎向不連續(xù)的框支框架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。本工程研究的主要內(nèi)容：目前規(guī)范條文尚未有對框支框架結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求,因此研究框支框架結(jié)構(gòu)在大震作用下的受力性能將是本文的主要內(nèi)容；主要體現(xiàn)在：大震作用下結(jié)構(gòu)整體的非線性動力響應(yīng)；結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷與塑性的發(fā)展過程；框支梁在大震作用下的受力性能。三、大震作用下動力彈塑性分析1．分析考慮的非線性特性值計算分析采用基于三維的建筑結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計軟件MidasBuilding,該軟件被工業(yè)界和學(xué)術(shù)研究界廣泛應(yīng)用,是非線性分析領(lǐng)域的頂級軟件。在本工程的彈塑性分析中,考慮以下非線性因素：1）幾何非線性：結(jié)構(gòu)的平衡方程建立在結(jié)構(gòu)變形后的狀態(tài)上,即考慮初始荷載工況、重力二階效應(yīng)對結(jié)構(gòu)位移產(chǎn)生的影響；2）材料非線性：梁柱滯回模型采用武田三折線,可模擬構(gòu)件的彈塑性發(fā)生、發(fā)展及破壞的全過程。2．地震波輸入采用1條人工波和2條天然波進(jìn)行結(jié)構(gòu)的時程分析。三條地震波均按規(guī)范要求將峰值加速度調(diào)整為220cm/s2。三條波的加速度時程曲線見下圖；本次計算考慮三向地震波輸入，X、Y、Z按照1：1：0.65比例輸入三向地震波。上圖給出轉(zhuǎn)換層的框架鉸狀態(tài)分布圖。可以看出67.8%的框架鉸處于第一屈服狀態(tài)，28.1%的框架鉸處在第二屈服狀態(tài)，未有框架鉸進(jìn)入第三屈服狀態(tài)，框支梁未進(jìn)入極限承載力屈服狀態(tài)，可保證上部框架結(jié)構(gòu)不倒塌。上圖給出轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換梁受扭狀態(tài)分布圖?？梢钥闯龃罂缍绒D(zhuǎn)換次梁交主梁處扭矩較大；尤其是主次梁交接處距柱端距離較小時，產(chǎn)生的扭矩更大；主次梁交接處以及梁柱交接處的梁端部位是抗扭的薄弱部位。四、結(jié)束語通過對1#樓大震水準(zhǔn)下、三組地震記錄、三向輸入并輪換主次方向，共計6個計算分析工況的動力彈塑性分析，主要結(jié)論小結(jié)如下：，計算結(jié)果表明，1#樓在大震水準(zhǔn)的地震作用下，整體結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)大震不倒的總體設(shè)防目標(biāo)。大部分框架鉸處于第一、第二屈服狀態(tài)，未有框架鉸進(jìn)入承載能力屈服狀態(tài)，結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的耗能能力。，轉(zhuǎn)換梁鉸大部分第一、第二屈服狀態(tài)，框支梁均未進(jìn)入極限承載力屈服狀態(tài)，可保證上部框架結(jié)構(gòu)不倒塌。，轉(zhuǎn)換梁受力狀態(tài)分析顯示，罕遇地震作用下，轉(zhuǎn)換梁的跨中部位是受彎的薄弱部位，轉(zhuǎn)換主次梁交接處以及轉(zhuǎn)換梁柱交接處的梁端部位是抗扭、抗剪的薄弱部位；無論從受力還是構(gòu)造上都須加強(qiáng)這些薄弱部位。具體措施如下：，轉(zhuǎn)換梁高度不宜小于計算跨度的1/6，以提高轉(zhuǎn)換梁的抗彎能力。，轉(zhuǎn)換梁箍筋應(yīng)全長加密，加密區(qū)箍筋直徑不應(yīng)小于10、間距不應(yīng)大于100mm；且主次梁交接處附加箍筋不少于5組，附加箍筋間距50mm。，轉(zhuǎn)換梁應(yīng)沿腹板高度配置抗扭鋼筋，其直徑不宜小于12、間距不宜大于200，截面面積不應(yīng)小于腹板截面面積的0.15%。，托柱轉(zhuǎn)換梁在轉(zhuǎn)換層應(yīng)在托柱位置設(shè)置正交方向的框架梁，以平衡托柱的彎矩。，轉(zhuǎn)換層上部的框架柱宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主要轉(zhuǎn)換構(gòu)件上，避免多次轉(zhuǎn)換造成主次梁交接處的剪力、扭矩過大。五、展望框支框架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是一種全新的、不同于以往框支剪力墻轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)形式。通過對1#樓罕遇地震作用下的彈塑性分析，證明了該結(jié)構(gòu)形式可實現(xiàn)大震作用下的結(jié)構(gòu)總體設(shè)防目標(biāo)，并給出了轉(zhuǎn)換梁受力的薄弱部位及加強(qiáng)措施，為該結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了參考依據(jù)。隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，框支框架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)將越來越多的應(yīng)用到實際工程中，圍繞這個結(jié)構(gòu)形式的課題研究亟需展開，主要體現(xiàn)在：，與框支剪力墻結(jié)構(gòu)相比，上部框架的剛度小，轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比按框支剪力墻結(jié)構(gòu)取值是否合適？不合適的話應(yīng)取多少？，框支柱軸壓比限值及縱筋配筋率、體積配箍率的要求是否可以降低？降低多少？，轉(zhuǎn)換梁主次梁交接處的應(yīng)力分析以及構(gòu)造措施等。，轉(zhuǎn)換層地震剪力的增大系數(shù)及轉(zhuǎn)換構(gòu)件地震作用下內(nèi)力增大系數(shù)的確定參考文獻(xiàn)：[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010[2]建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010[3]混