某大空间建筑罕遇地震弹塑性时程分析
王 志 坤
【摘 要】以某市剧院为分析对象,采用ABAQUS有限元软件进行动力弹塑性时程分析,并评估了结构在罕遇地震作用下构件损伤分布情况。分析结果表明, 结构主体在六种工况下，仍然保持不倒的状态，满足预期性能目标的变形要求。 【期刊名称】《山西建筑》 【年(卷),期】2019(045)021 【总页数】3
【关键词】弹塑性，模型，地震 ·结构·抗震·
1 工程介绍
本工程分析对象为某市剧院大跨空间结构，地下1层，局部夹层， 地上4层，建筑高度约38.0 m。结构形式为框架结构，采用现浇混凝土板壳屋面，整个屋面由下部框架和异形漏斗支撑。场地地震基本烈度为7度，设计基本加速度为0.15g，设计特征周期为0.35 s。其抗震等级为：钢筋混凝土框架和部分钢屋盖结构体系为一级，舞台部分大桁架为特一级，上部无建筑的地下停车场钢筋混凝土框架为三级。
为考察结构在罕遇地震作用下整体抗震性能，尤其大跨度混凝土屋面板壳的损伤情况，寻找结构的薄弱部位，特进行整体结构的罕遇地震作用下弹塑性时程分析。
2 分析目的
1)针对罕遇地震中的评价结构的弹塑性行为进行分析，并依据核心构件所出现
的塑性损伤状态和整体变形情况进行，来确认结构是否能够满足相应的防护水平要求；
2)获取结构在罕遇地震中的控制情况。例如，对最大定点位移的控制，最大基底剪力以及最大基底剪重比； 3)检查结构中是否存在薄弱部位；
4)研究梁柱、混凝土大跨屋面板壳等关键受力构件的损伤情况；
5)结合上述分析结果，可针对结构中的不足和问题以及建设中的薄弱部位进行加强处理，从而为施工图设计提供科学指导。
3 分析方法
在具体的分析方法方面，最为常用的是弹塑性分析法。从理论上来说，关于弹塑性的分析，包括了动力和静力两种不同的弹塑性分析。如果按照数值积分的方式进行区分，则又可以分为隐性的积分和显性的积分两种类型。本次研究的工程类型应用的是显性的积分背景下的动力弹塑性分析方法。此种方法在完整性上比较占优势，具体的优势体现在以下几个方面：
1)完全的动力时程特性：这种特征是针对地震波的输入结构做弹性时程分析，这种阶段的分析能够促进不同相位差的情况条件下以及相应的内里分布情况的反映，尤其适用于楼板的反复拉压受力情况。
2)完全的几何非线性：结构动力的平衡方程，是建立在结构变形后的几何状态中的“P—Δ”效应，非线性屈曲效应，以及大变形效应等基础上，都能够在比较精确的状态下进行考虑。
3)完全的材料非线性：这种情况主要是指直接产生在材料中的应力—应变结构关系基础上的水平模拟。
采用显性积分，这种方式可以达到从破坏开始的阶段到倒塌阶段的整体模拟。
4 分析软件
本次分析所应用的软件主要是ABAQUS有限元软件，这种软件在实际应用中是非常广泛的，在非线性分析的专业领域里，属于综合性能较好的顶级软件。
5 分析模型
从本工程的实际出发，在具体的分析模型中，所有对结构刚度产生作用的构件都应当结合实际情况进行模拟。从具体的层次上进行划分，包括了以下三种层次的模型：
1)以材料为主题的模型；2)以构件为主题的模型；3)基于整体结构的模型。其中，材料的结构特性以及构建的截面几何参数综合起来就可以得到构件模型，而在形成构件模型之后，可通过几何方式进行节点连接，从而形成整体模型。 5.1 材料模型 1)钢材。
如图1所示，构建钢材的动力硬化模型时，采用的是双线性的动力硬化模型，在具体循环的过程中，不产生刚度退化。但这个过程中的包辛格效应是需要考虑在内的。因此，钢材的强屈比应当设定在1∶2的比例上，极限应力所匹配额基线塑性应变系数应当达到0.002 5。 2)混凝土材料。
混凝土材料模型的构建，应用弹塑性损伤模型进行构建，需要对材料拉压强度的差异进行考虑。关于刚度强度的退化以及拉压循环的刚度恢复，都需要考虑轴心位置的抗拉和抗压强度，并依照《钢筋混凝土设计规范》表4.1.3采用。 混凝土材料塑性状态产生，意味着其刚度会伴随性的降低。而具体的刚度损伤
某大空间建筑罕遇地震弹塑性时程分析
