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超高层建筑的ABAQUS快速建模、验证及动力弹塑性抗震分析
作者: 柳国环,刘伟,赵大海,李钢
 

 

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超高层建筑的ABAQUS快速建模、验证 及动力弹塑性抗震分析

第33卷第2期《计算力学学报》 
2016年第2期
摘要:某国际金融中心超高层建筑共113层,结构高度423米。首先,利用SAP2000软件建立结构的有限元模型,通过接口程序TJU.SAP2ABAQUS将SAP2000模型转换为ABAQUS模型。然后,依据规范进行7度多遇、基本、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。最后,模拟了超大震作用下该超高层结构的破坏过程。结果表明:(1)不同强度地震作用下结构的层间位移角均能满足规范限值要求;(2)罕遇地震作用下,结构满足大震不倒的抗震设防要求且有较高的安全储备;(3)超大震作用下,结构竖向刚度变化位置是结构潜在的薄弱部位,在抗震设计时应予关注。
关键词:TJU.SAP2ABAQUS;超高层建筑;弹塑性时程分析;动力反应
中图分类号:P315.9;U442   文献标识码:A     文章编号:

                                                图    基于C# 语言的二进制格式 接口程序TJU.SAP2ABAQUS

Abstract:  The 113-story international financial center super high-rise building is 423 meters to structural height. Firstly, the finite element model of the structure was established by SAP2000 software. The SAP2000 model was converted to ABAQUS model by the TJU.SAP2ABAQUS interface program.Then, the elasto-plastic time-history analysis under frequent, basic and rare earthquakes of intensity 7 were carried out.Lastly, failure progress of the super high-rise structure due to extremely strong earthquake was simulated. The results indicate that: (1) The maximum inter-story drift ratios are less than limited values of code under different earthquake intensities; (2) The super high-rise structure can meet the requirements of no collapse under rare earthquake and has relatively large safety margin; (3) Changes in the position of structural vertical stiffness are potential weak parts due to extremely strong earthquake, so it should be given priority attention in the seismic design.
Keywords: lTJU.SAP2ABAQUS; super high-rise building; elasto-plastic time-history analysis; dynamic response

                                                                                                图   模态分析
引言
 本文以某大跨复杂空间展览馆结构为工程背景,采用SAP2000软件建立了结构的有限元模型,利用开发的TJU.SAP2ABAQUS接口程序将其转化到ABABQUS中,分别进行了单向一致、单向多点、三向一致和三向多点激励下大跨空间展览馆结构的动力弹塑性分析,比较了地震一致激励和多点激励下结构的反应,分析了三向多点激励超大震作用下结构的倒塌过程,指出了结构潜在的薄弱部位,本研究可为此类大跨结构的抗震分析和设计提供参考。
 
     
结论
     本文利用ABAQUS软件对某金融中心超高层结构进行了动力弹塑性分析,得到了结构在地震作用下的变形、内力和损伤分布情况,模拟了超大震下结构的破坏过程,归纳得到以下结论:(1)从实际工程角度进一步说明开发的接口程序TJU.SAP2ABAQUS转化精度高、速度快,大大提高了在ABAQUS中的建模效率。(2)在多遇、基本和罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角均小于各自的限值,满足规范要求的对应三个水准的抗震性能目标,计算结果表明结构具有良好的抗震性能。(3)罕遇地震作用下,结构核心筒变截面处剪力墙出现一定程度的受拉损伤,大部分剪力墙受压损伤因子较小,结构满足大震不倒的抗震设防要求且有较高的安全储备。(4)超大震作用下,核心筒剪力墙平面尺寸变化处以及周边转换桁架加强层以上部位,竖向刚度变化较大,是结构潜在的薄弱位置,在抗震设计时应给予关注。             
              

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天津大学 建筑工程学院 ; 天津大学 前沿技术研究院; 国家重点实验室-水利工程仿真与安全