建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 建筑结构 Building S臼1lctllrle 第44卷第 19期 2017年1O月
于 PKPM 计算出的结果，主要原因是 PKPM软件在计算周期
时采用的是刚性楼板假定，而 ABAQUS则真实模拟结构的实
际刚度，因而算出的周期稍大。
2．3 非线性分析
2．3．1 分析方法
在罕遇地震作用下，结构中的混凝土和钢筋会发生塑性
变形，需进行非线性方法分析。本工程罕遇地震分析时采用
ABAQUS软件提供的Explicit积分法。该方法可多核并行计算，
充分发挥计算机性能，大幅减少分析计算的时间 [2】。
2．3．2 地震波的选取
根据 GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)
的要求，进行弹塑性时程分析的补充计算时，应选取两组天
然波和一组人工波 [3]。
本工程所选的地震波主要指标见表2。
表2 地震波参数
时间步长，s 持续时间／s 加速度峰值／gal
0．O2 20 4o0
所选 3条地震波的反应谱与规范反应谱对比情况见图2。
从图中可以看到，在前3周期点上，各地震波反应谱与规范谱
的最大差别为 13％，总体而言比较接近，满足规范要求。
n0 1．0 2．O 3．0 4．0 5．0 0 时间／s
图2 地震波与规范反应谱对比图
T3 — 0％ 一 6％ +13％ 一 6％
2．3．3 结构整体响应
输入地震波时，将 ，Y方向分别作为主方向，按加速度峰
值 1：O．85进行输入，总共计算了6组工况下结构的反应。各工
况作用下结构的最大响应情况见表3。
表3 结构整体最大响应
结构最大响应 顶点位移／mm 层间位移角(层数) 基底剪力／kN
向 499．7 1／141(39) 87593
Y向 471．9 1／175(39) 9l 684
分析得知，结构顶点随地震作用在平衡位置上下波动。
随着地震作用减弱位移逐渐减小，没有出现偏向一侧的情况，
总体上满足大震不倒的要求 。
由于结构整体 比较规则，竖 向刚度从顶部到底部无突变，
因而变形情况较为合理，没有出现异常变化的情况。从层间
位移角可 以看到，结构层间位移角从下到上逐渐增大，在39
层达到最大值，之后逐渐减小，符合剪力墙结构剪弯型变化
规律。结构弹塑性层间位移角最大值为 1／175，小于规范限值
1／120的限值。
通过 PKPM 软件分析得到的结构在多遇地震作用下两个
方向的基底剪力分别为 18509kN和21279kN，ABAQUS软件
计算得到的罕遇地震作用下的基底剪力与多遇地震作用下基
底剪力的比值分别为4．73和4．31，结果比较合理。
2．3．4 构件损伤情况
结构在地震作用下会进入塑性状态 的。对本工程来说，
主要包括混凝土的损伤和钢材的塑性应变。两者反映了结构
的总体不可恢复的破坏情况，根据 JGJ 3—2010《高层建筑混
凝土结构技术规程》的规定，对结构破坏情况进行分类 ，见
表4t 。
表4 构件损伤情况分类
结构 损坏程度
构件 无 轻微 轻度 中度 严重
混凝土受 混凝土受压损伤小于 混凝土受压损伤大于 压损伤 小 0．3，宽度大于50％ 0．6，或混凝土受压 剪力 钢材应 于0．3， 宽 横截面，或混凝土 损伤O．3加．6且损伤 墙、 完好 变 度小于50~,4 受压损伤0．3 ．6， 宽度大于50％横截 连梁 O．0o2 横 截 面， 宽度小于5O％横截 面宽度，或钢材塑性 钢材应变 面，或钢材塑性应变 应变大于0．010 0．002,--0．006 0．006--0．010
由计算分析可知底部墙体出现一定程度的长条状受压损
伤，损伤因子大多在0．5左右，且范围不大，属于轻度和中度
破坏。结构中大多数连梁发生较为严重的破坏，有效起到了
消耗地震能量的作用。
墙体中的钢筋绝大部分未发生塑性变形，最大塑性应变
为0．0006，保留了较好的延性。施加地震作用4s后，墙体尚
未发生明显损伤 ；地震作用持续8s时，连梁损伤已较为明显。
此后，随着地震持续时间的延长，墙体开始 出现较为明
显的损伤，但范围和损伤程度都不大，而连梁损伤则迅速发展，
从而消耗了大量的地震能量，对墙体起到了保护的作用。
3 结论
通过对 山西某超高层办公楼进行罕遇地震作用下的动力
弹塑性时程分析，得到以下结论。
(1)该结构遭受罕遇地震作用时的顶点位移在平衡点附
近反复震动，层间位移角满足规范限值，满足大震不倒的要求。
(2)结构在地震作用过程中，连梁先于墙体发生较大程
度的损伤，从而消耗较多的地震能量，对墙体起到保护的作用。
墙体发生轻度和中度损伤，保留了较多的承载能力。
(3)墙体钢筋绝大部分保持弹性，保留了较好的延性。
参考文献
fl1 GB 50010---2010，混凝土结构设计规范[S】．
[2]刘鑫，刘伟庆，王曙光，等．不同弹塑性分析软件在超限高层建筑
抗震性能分析中的联合应用研究【刀．建筑结构学报，2013，34(11)：
1O一17．
【3】GB 50011--2010，建筑抗震设计规范[S]． [4】陆新征，叶列平，缪志伟 ．建筑抗震弹塑性分析 [M]．北京 ：中国
建
罕遇地震下超高层办公楼弹塑性分析（论文）.pdf
