摘要：随着社会的不断进步，人口的逐渐增加，传统的建筑模式已经无法完全满足人们的需求，此时高层与超高层建筑应运而生。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；超高层；结构设计；应用
1导言
相对于传统建筑物而言，超高层建筑进行结构设计过程需要考虑的注意事项更加的复杂，只有对可能存在的问题进行充分的考虑才能够有效的保障建筑物的安全性以及舒适性。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。
2弹塑性分析方法的基本概述
2.1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。
2.2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。
3根据工程实例进行弹塑性分析
3.1工程概述
本项目位于贵州省贵阳市花果园Ｒ区，建筑业态为公寓与酒店，结构的计算高度为210m，为超高层建筑，单栋塔楼建筑面积约11．7万m2，地上50层，地下4层。其中6层～35层为公寓用房，36层以上为酒店用房。
建筑抗震设防类别为重点设防类，结构安全等级为二级，设计使用年限50年。该地区的地震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0．05g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，根据《高规》规定对于B级高度高层建筑结构宜采用弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算。
3.2结构体系
本项目中，塔楼结构高210m，高宽比为4．75，地面以上50层，其中第5层为斜柱转换层，标准层层高3．75m，避难层层高6．0m，裙房部分层层高为5．6～6.0m。结构体系采用钢筋混凝土框架—核心筒结构体系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆核心筒外墙厚度由1100～400mm变化，内筒厚度由400～200mm变化;标准层板厚100～120mm，裙房、塔楼屋面、斜柱转换层板厚150mm;裙房及避难层框架梁截面:500×800mm，标准层框架梁截面:400×700mm;框架柱截面由1600×1600mm～800×800mm逐渐变化;混凝土等级C30～C60，钢筋等级HＲB400。
3.3罕遇地震动力弹塑性分析
考虑结构承受初始竖向荷载(D+0．5L)，以获得更接近于实际情况的初始内力。结构阻尼计算采用瑞利阻尼法(质量和刚度因子法)。
3.3.1材料本构
混凝土弹塑性模型采用三折线模型，根据混凝土规范附录C确定相关参数;钢筋弹塑性模型采用双线性随动强化模型。
3.3.2构件单元模型
楼面主梁、连梁以及框架柱采用弹性杆+曲率型塑性铰的FEMA模型，剪力墙单元采用纤维单元模型。
3.3.3构件抗震性能评估
核心筒顶部部分混凝土纤维出现墙体受拉开裂，但墙体钢筋应力处于比较低的水平，钢筋抗拉应力(max=0．55IO)，属于弹性阶段;底部加强区墙体混凝土未进入塑性，混凝土抗压应力(max=0．44IO)，且不出现受剪损伤;剪力墙抗剪截面最大使用率不大于0．4，所有墙体截面均满足大震下的抗剪截面控制条件，满足性能水准目标。
大部分连梁都进入塑性阶段，连梁弯曲最大的变形(max=0．75CP)，且发展充分;连梁受剪截面监测(max=0．75CP)，未出现剪切破坏，满足性能水准目标。
4弹塑性分析在超高层结构设计中的应用分析
4.1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。
4.2选择适宜的抗侧力的结构体系
选择适宜的抗侧力的结构体系是保障建筑物安全性的必要措施之一，体系选择必须遵循以下原则：1.应当根据超高层建筑的实际高度选择适宜的抗侧力结构体系，具体方案参照表一；2.应当保证抗侧力结构体系的整体性，例如采用纵横的墙体结构应保证墙体尽可能形成一个桶装体系，采用伸臂桁架体系时要最大程度保证核心筒和框架柱形成一个有机的整体，采用环形桁架时需要使其与框架柱形成一个有机的整体或者直接采用交叉式的网格筒体；3.如果必须采用不同的抗侧力结构体系进行组合，则需要对每一个体系为建筑物做出的贡献进行计算，同时要清晰各自抗震防线；4.对于建筑中不同结构体系的受力情况进行分析；5.加强层要尽可能的选用刚度有限的，从而更好的预防加强层发生突变从而导致两个相接壤楼层部位出现薄弱的情况；6.在进行结构体系选择的过程中除了考虑安全性因素之外还必须兼顾施工单位的工期。
综上所述，对于超高层建筑的结构设计首要任务就是明确不同阶段工作重心的差异。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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[3]陈辉明，莫世海.基于Perform-3D的贵阳某超高层结构动力弹塑性分析[J].山西建筑，2018，44(01):42-44.
论文作者:袁王辉1,, 李超然2,,,白旭涛3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/19
标签：塑性论文; 结构论文; 高层论文; 高层建筑论文; 静力论文; 体系论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;