弹塑性分析在超高层结构设计的应用

弹塑性分析在超高层结构设计的应用

摘要:随着我国经济的迅速发展,科学技术的不断进步,我国建筑行业得到了较大的发展机遇,越来越高的建筑物出现在人们的视野中。当然,随着高楼大厦的兴起,人们生活水平的不断上升,对超高层建筑物的安全性要求越来越高。因此,如何提高超高层建筑物的安全可靠性,成为了当前建筑工人们的主要解决问题之一。为此,相关的建筑工程人员不断与时俱进,接受新的观念,引进技术,完善制度,有效利用弹塑性分析在超高层结构中的设计理念,从而提高超高层建筑的安全性。

关键词:弹塑性分析;超高层;结构设计;应用探究

随着社会的发展,科学技术的进步,我国经济越来越发达,在城市建筑中,超高层建筑规模越来越大,人们生活水平的逐渐提高,对超高层建筑的需求也明显增加。同时,也促进了超高层建筑的技术革新以及施工水平的提高。超高层建筑作为一项复杂而又繁琐的建筑工程,对质量标准的要求非常高,人们也尤其注意超高层建筑的安全、可靠性。因此,超高层建筑质量安全监督的工作至关重要,我们应该提升超高层建筑质量安全监督的力度,加强超高层建筑质量工作的发展,得到技术性的飞跃,切实保障人们的生活水平和切身利益。

1弹塑性分析方法的基本概述

1.1静力弹塑性分析方法

所谓的静力性分析方法是指通过对结构逐步施加某种形式的水平承载力,然后用相关的计算公式推出结构的内力和变形的结果,并且利用地震需求谱或者直接估算的目标性能需求点,来进行科学的预测、猜测地震作用下的高层结构抗震状态,从而得出实际高层结构的抗震性能评估。当然,静力弹塑性分析法也有相应的优缺点,其中优点包括:可以对高层建筑物结构的弹塑性进行全过程的分析和了解,并且反映出其结构设计中最薄弱的部分;也可以简单便捷的确定超高层建筑物结构在不同地震强度下的变形状态,以此来提高超高层建筑物的坚固水平。除此之外,静力弹塑性分析法还有不足的地方,即它的理论基础还不够完善和严密;不能够全面考虑到地震作用的持续时间、能量消耗等因素。一个客观的弹塑性力学问题,在物体边界上任意一点的应力分量和面力分量必定满足这组方程。

1.2弹塑性时程分析法

在超高层建筑工程中,经常会采用弹塑性时程分析法,所谓的弹塑性时程分析法就是指从建筑结构的基本运动方程出发,对相关的建筑物场地进行实际的地震和速度记录,或者建立人工模拟加速度时程曲线,最后通过相关的运算进行系统的分析。当然,弹塑性时程分析还可以分为平面弹塑性分析和空间弹塑性分析,每种分析方法都有不一样的运用特点。其中,超高层建筑结构采用弹塑性时程分析法可以达到以下目的:能够较好的反映建筑在地震时实际收到的力和变形的转改,也能够较好的反映出结构中比较薄弱的环节,以便进一步的进行改造完善;其计算分析结果能够有准确、科学的判断,能够从分析结构中得到较为合理的抗震安全度以及相关的经济效果;能够准确的反映出建筑物的建筑能力,从而做出相关的抗震加固措施。

2弹塑性分析在超高层结构设计中的应用分析

2.1静力弹塑性分析方法

静力弹塑性分析方发在具体应用的过程中主要分为以下几个步骤:建立超高层建筑结构构件的弹塑性模型;对超高层建筑结构模型施加某种形式的水平承载力;逐步增加水平承载力,并且计算出结构构件的内力以及相关的弹塑性变形;当结构成为机构或者位移超限时,就停止施加水平承载力;通过分析得到PUSHOVER;然后进一步转换成能力曲线;将弹性反映谱转换为需求谱;将能力谱和需求谱重叠;最后得出相应的变形比较结果。其中,在静力弹塑性分析方法中,最常用的就是结构基地剪力与结构顶点位移之间的关系曲线,该曲线的任意一点代表结构在相应的顶点位移时结构的抗震能力。

2.2弹塑性时程分析法

进行弹塑性时程分析法的应用时,需要解决以下一个问题:确定结构的振动模型;结构和构建的恢复力模型;关于质量矩阵和阻尼矩阵;结构振动方程的建立;输入地震波的选择;振动方程的积分方法;编制电子计算机计算程序。弹塑性本构关系模型是时程分析的核心,也是决定时程分析精度的主要因素之一。其中,在弹塑性本构关系问题的基础上,最重要的就是确定恢复力模型。除此之外,超高层建筑结构弹塑性时程分析法采用地震波有以下几种:模拟场地的实际地震记录;电线的强震记录;人工模拟的加速度时程曲线等。

3结束语

近年来,人们对生活水平的要求提高,逐渐体现在对高层建筑工程的项目上,而高层建筑工程质量安全问题也是工程建设中最关注、最棘手的一个问题。超高层建筑行业的迅速发展,不仅带来了经济效益,同时也带来了社会效益,方便了人们的生活。因此,严格控制超高层建筑质量安全监督,不断引进先进技术,吸取经验,是建筑行业稳定发展的必然趋势。

参考文献

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[2]丁一民.谈深圳平安金融中心大厦超高层建筑结构设计的绿色亮点———超高层结构受力控制因素风荷载效应设计[J].建筑设计管理,2017(07).

[3]王传甲,陈志强,王庆扬,等.通用有限元软件ABAQUS在动力弹塑性时程分析中的应用[J].建筑结构,2006(S1).

作者:唐世刚 单位:贵州省交通规划勘察设计院股份有限公司