某商住楼有限元模拟.pdf

中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林 某商住楼有限元模拟 刘士彬 林楠 摘要:通有限元分析软件，针对吉林市某15层的高位转换商住楼进行有限元建模分析，验证了该分析软件可以很好的模 拟剪力墙结构,并得到了预期的结果。 关键词:高位转换；高层建筑；有限元分析 1 概 述 带转换层结构设计概念最初是由前苏联和东欧的学者于五、六十年代提出，他们提出了柔性底层房屋 的方案即是上部各层为剪力墙，下部为框架的结构体系，并认为柔性底层有利于隔震，提高整座建筑物的 抗震性能，因而当时兴建了不少这样的建筑[1]。但是，1964年前南斯拉夫可比耶地震，这类房屋倒塌或破 坏严重; 1988年12月前苏联亚美尼亚地震中又总结出一个教训:底层柔性的房屋抗震性能很差，破坏严重。 基于以上情况，本例以吉林市某带有高位转换的高层建筑为工程实例，并用 SAP2000 软件对其进行时 称分析，本文将主要讲述如何应用 SAP2000 来实现模型的建立。 2 工程简介 本文在一个工程实例的基础上,进行建模。转换层截面平面布置图如图 1 所示。本工程为吉林市某 15 层的高位转换商住楼,地震设防烈度为 7 度,Ⅱ类场地土,设计地震基本加速度为 0.10g，结构下部为框支剪 力墙的大空间结构,作为商场使用,上部为纯剪力墙体系,小空间,为住宅。底层层高 4.2 m,转换层层高 5.6m，其他层层高 2.9m，总高度为 48.2m。4，5 层采用 C50 混凝土,6～10 层采用 C40 混凝土，11～15 层 采用 C30。混凝土框支柱截面 600 mm×800 mm,转换层梁截面 1600 mm×600 mm。 图 1 转换层截面平面布置图 在 SAP2000中，轴网的建立是第一个环节，之后要对材料进行定义，这就涉及到材料的本构关系的选 - 3220 - 中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林 择，这是十分重要的。 3 钢筋本构关系的选择 从工程应用的观点，将钢筋的拉伸曲线分简化为四段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。 比例极限、弹性极限和上、下屈服点合并为一个屈服点 Y，一般取数值较稳定、且偏低的下屈服点相应的 应力值称为屈服强度f y [2]。屈服点之前为线弹性阶段，之后成为屈服平台。钢筋的应力—应变关系计算模 型如图 2 所示，可根据不同要求选用。其中理想弹塑性模型最为简单，一般结构破坏时钢筋的应变尚未进 入强化阶段，此模型适用。弹性强化模型为二折线模型，屈服后的应力—应变关系简化为很平缓的斜直线， ′ [3] [4] 可取E =0.01E ，其优点是应力应变关系的唯一性 。三折线或曲线的弹—塑性强化模型较为复杂些， s s 但可以较好的描述钢筋的大变形性能。 本例的钢筋应力—应变关系计算模型选用弹塑性强化模型进行分析计算工作。 图 2 不同的钢筋本构关系曲线 4 混凝土本构关系的选择 本文考虑的是单调加载静力非线性问题，因此混凝土的本构关系是考虑在单调加载下的应力与应变关 系，参考混凝土结构设计规范。 混凝土的应力—应变曲线和多轴强度均按相对值 σ * 、ε 、σ * ε 、 f 3 * 和f 1 * 等给出。 f c εc f t εt f c f t