超高层框筒结构反应谱分析

超高层框筒结构反应谱分析

摘要：基于有限元分析软件，构建超高层框筒结构的参数化模型，计算其反应谱。

工程概况：该工程抗震设防烈度为8度，处于多遇地震区，设计地震分组为第二组，场地类别为第二类，特征周期，阻尼比为0.035。

本结构有56层，层高4，高224，首层占地面积为，三维平面布置图见图一；模型分四个标准层，各标准层梁、柱和支撑截面尺寸见表1、表2。本结构模型核心筒为钢板墙，柱为方钢混凝土柱，需要设置纵梁，用于两种材料的赋予，具体材料见图二，其中LL为连梁，LML为楼面梁，CL为次梁，BYL为边缘梁，WALL为核心筒钢板墙，KZ为框柱，BZ为边柱，LB为楼板。整体模型见图三。

图一 三维平面布置图

标准层梁柱截面尺寸 表1

楼层	外框柱	核心筒角柱	核心筒边柱	框梁	外圈框梁
1~14	□950×34	□800×30	□850×30	H800×320×16×32	H600×200×12×26
15~28	□900×30	□750×28	□800×28	H800×300×16×30	H600×200×12×24
29~42	□850×28	□700×24	□800×24	H750×270×14×28	H550×200×12×22
43~56	□800×26	□650×22	□800×22	H700×250×14×26	H500×200×12×20

支撑截面尺寸 表2

楼层	普通支撑	BRB屈服力（kN）	BRB极限承载力（kN）	BRB有效刚度（kN/m）
15	H420×420×20×32	3500	6440	1302625
29	H400×400×20×30	5000	9200	1047996
43	H320×320×20×30	6000	11040	714874

图二 各构件材料属性

图三 整体模型

楼板采用C35，板厚120，活载取2，恒载取1.5，自重取26。核心筒钢板墙采用Q235，其余构件采用Q345，Q345钢材塑性模型选择运动硬化，数值根据本构关系确定。

因为框架柱是方钢混凝土柱，在弹塑性时程分析中定义材料本构的时候，调用子程序，选择提供的材料滞回模型，其描述和材料参数选取见图四、图五。

图四 的材料参数选取原则

图五 模型中的参数

由于使用了中的铁木辛科梁单元，还需要在文件中为梁单元截面额外定义横向剪切刚度，定义方法为在的 中添加*关键字，如图六所示。

图六 在中添加关键字

此模型是为了计算反应谱，而反应谱需要输入地震幅值。利用GB-SPECTR提取地震数据并进行加工处理，见图六、图七。设置分析步时，step1：线性摄动，频率，数值10（即10个振型）；step2：线性摄动，反应谱。

图六 GB-SPECTR提取地震数据

图七 地震数据处理

进行相互作用时，要合并所有线条结构整合成框架，进行框架-核心筒钢板墙、框架-楼板的绑定，见图八。

图八 约束设置

设置载荷时，固定底部即可，见图九。网格设置按默认，梁方向设置成1，0，0。

图九 固定底部

作业模块中调用子程序，见图十。

图十 调用

计算结果见图十一、图十二。

图十一 可视化云图

图十二 反应谱