超高层结构抗震有限元分析
超高层结构抗震的有限元分析
陶文超，李书进，周应茂
武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉 (430070）
E-mail: robbert_336＠163.com
摘 要:为了深入探讨超高层建筑的动力响应问题，以武汉世贸锦绣长江A2地块1号楼三单元56层高层住宅为例，运用大型有限元分析软件ANSYS，分析了高层建筑结构的动力特性，建立三维空间板梁结构有限元模型，对结构进行模态分析，并计算了结构的固有频率和固有振型，用时程分析的方法研究了常遇烈度、设防烈度和罕遇烈度地震载荷作用下顶层的最大位移响应，三种烈度的最大位移分别为35.17mm、103.105mm、114.395mm结果表明：地震烈度越大，结构的动力响应越大，三种烈度下的结构最大层间变位角均出现在50层左右，说明50层为整个结构的薄弱层，为工程抗震设计提供了参考依据。 关键词：动力响应；地震波；薄弱层；时程分析
近年来，国内外高层建筑发展迅速，随着建筑高度的不断增加，如何增强高层，超高层建筑的抗震性能，减少地震灾害对人类的危害，已成为人们越来越关注的课题，我们以56层剪力墙住宅为例，利用ANSYS内嵌的APDL二次开发语言，建立的三维空间板梁结构的有限元模型[1]，对高层建筑结构的动力特性和不同烈度地震载荷作用下结构的动力响应问题进行了研究。
1. 结构实际模型的建立以及固有特性分析
1.1实际模型的建立
以大型有限元分析软件ANSYS 9.0为工具建立结构的实际模型，如图1：结构单元层数为56层，平面呈“T”形，平面最大长度32.85m，平面最大宽度19.5m，1层层高5.5m，2-20层层高3.1m，20层以上层高3.2m，建筑高度179.6m，平面在128.35m处沿长度方向有个收进。模型的梁采用三维梁单元模拟，均为单元beam4，楼板和剪力墙采用壳单元模拟，4节点shell63单元。结构与地面简化为刚性连接，材料为混凝土，具有非线性塑性变
图1 结构模型 Fig 1 structrue model
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