西安工业大学 710021
摘要：本文通过有限元分析软件ETABS建立了超高层框架—核心筒结构的精细有限元模型,分析了对带有加强层的框架—核心筒结构在两种不同地震波作用下的弹性时程分析，获得了楼层剪力，楼层位移和楼层层间位移角包络曲线以及在地震作用下的整体结构的能量反应规律。结果表明，带加强层的框架—核心筒结构对应的结构底部剪力和底部剪力平均值均满足《抗规》相关要求。
关键词：框架核心筒 加强层 ETABS 弹性时程分析 有限元分析
1.引言
近年来，随着城市化进程的逐渐推进越来越多的人开始走进城市，在建设用地越发紧张和城市人口越发密集的矛盾驱使下引发了新一轮的高层建筑建设热潮。同时由于科学技术的飞速发展，高层建筑在已在全世界普及，其结构体系也日趋多元，建筑物高度也从最初的几十米发展到几百米，。2010年在阿联酋迪拜建成的哈利法塔建筑总高度达到了828米，是迄今为止世界第一高楼。但是高层建筑的发展也会给结构设计师带来巨大的挑战，在复杂高层建筑的建造中，如何提升其抗侧力和竖向作用的能力从而提升结构整体刚度和抗震性能是当下高层建筑发展中最迫切需要解决的问题。
本文的研究目标是根据在超高层建筑的建造要求，对带有加强层的框架—核心筒结构进行弹性时程分析，验证其结果的合理性和在反应谱方法下的抗震性能的计算差异。
2.带加强层的框架—核心筒结构的有限元模型建立
为了减少理论计算与实际情况的差别，本文所采用的有限元模型是选择在实际工程背景下的建立的。该工程位于四川省成都市彭州，距中心城区27公里，为石油化工工业区办公大楼，建筑总层数为40层，建筑高度为156m，标准层层高为3.9m，结构高宽比为5.78，其中芯筒的高宽比为17.33，建立有限元模型如图2.1所示
3.1模型楼层剪力曲线对比图 3.2模型楼层位移对比图
由图3.1可以看到，与反应谱法计算出的层剪力从下到上依次减小不同，使用时程法得出的层剪力在结构中部时大时小，层剪力曲线呈波浪形。三条地震曲线中，结构层剪力大小关系为：EI -CENTRO波＞北京饭店波＞FUNC2波。
图3.2表示模型在反应谱和时程法计算下得出的楼层位移曲线，对比反应谱法得出的结果，可知采用时程法计算出的水平位移均小于反应谱法，其中EI-CENTRO波所求解的位移值最小，仅有反应谱结果的54.5%。与振型法位移曲线随楼层较均匀地增长不同，时程法的位移曲线会在在结构中上部出现起伏的趋势，整体来看，使用反应谱法求解时的结果是最保守的。
3.3 楼层的层间位移角曲线对比图
图 3.3表示模型在反应谱法和时程法求解的楼层层间位移角曲线，可以看到由于在24层设置了加强层，时程法中各地震波得出的结构层间位移角曲线都在24层发生了较大突变，其中突变幅度最大的是FUNC2波。相比于反应谱对应的层间位移角曲线，时程法求解出的位移角都比较小，但也有例外，如北京饭店波得出的结构顶层和底部的位移角却比反应谱结果要大，在结构设计中，通常会取时程法和反应谱法的最不利的情况进行包络设计，才能保证结构的安全性和可靠性。
4.结论
（1）本文所采用的时程曲线所对应的结构底部剪力和底部剪力平均值均满足《抗规》相关要求，因此证明了对模型的弹性时程分析得出的结果是合理有效的。
（2）虽然时程法中各条时程曲线采用了相同的加速峰值，但每条曲线计算出的地震反应存在很大的差异，这是由于各条时程曲线的频谱特性造成的，为了消除这种差异带来的影响，建议应尽量采用多条时程曲线计算取其平均值进行设计。
（3）从时程法得出的结构地震反应曲线来看，普遍存在与反应谱法不同的起伏变化，它们揭示出结构的局部地震反应特征，若其局部反应出现异常可以立即对结构进行修正。
5.参考文献
[1]中华人民共和国行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010.北京:中国建筑工业出版社，2010.
[2]中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.北京:中国建筑工业出版社，2010.
[3]中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010.北京:中国建筑工业出版社，2010.
论文作者:张佳辉,周雪峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/12
标签：位移论文; 结构论文; 剪力论文; 曲线论文; 楼层论文; 模型论文; 高层建筑论文; 《防护工程》2018年第20期论文;