pushover弹塑性分析

李兰香

中船第九设计研究院工程有限公司上海200063

摘要：对布置了金属抗震阻尼器的消能减震建筑进行pushover弹塑性分析，结构表现出了很好的性能，结构在大震性能点处对应的结构层间位移角均小于1/50的弹塑性位移角限值，说明消能减震框架结构抗震性能良好，体现了消能减震结构的优势。

关键词：pushover；弹塑性；抗震阻尼器

1.综述

本工程为学校建筑，抗震设防分类为乙类，位于山东省，按8度（0.30g）进行地震作用计算，地上5层，结构高度15.26米，建筑面积3930平米，为符合政策法规要求，并实现本项目结构设计的安全、合理、经济，切实提高本工程的抗震性能，依据国家相关规范及山东省的相关规定进行了本工程的消能减震设计。

根据建筑要求，采用了基于剪切型金属抗震阻尼器的消能减震方案，连接形式均为墙式连接。阻尼器布置于结构1~2层，其中1层X向4组，Y向4组，2层X向4组，Y向4组，共计16组，阻尼器的布置位置如图1所示（图中红色位置）。

图1结构三维计算模型简图

2.金属抗震阻尼器介绍

金属抗震阻尼器【1-3】是减震工程中应用最广的一种阻尼器产品，它一般是利用金属材料（主要是软钢）作为能量吸收材料的阻尼器，可根据能量吸收用材料的屈服机制进行分类。

阻尼器的主要形式有：轴向屈服型中的软钢沿构件长度方向设置产生轴向变形并屈服，其形态类似于支撑；剪切屈服型中的软钢按平板设置产生平面内剪切变形并屈服，其形态类似于腹板。此外尚有利用软钢的弯曲屈服和扭转屈服的阻尼器。已形成产品的代表性软钢阻尼器有：支撑型、剪切连接型、墙型、中间柱型等，如下图所示。本工程中选用的为剪切型金属抗震阻尼器为其中最为常用的一种，非常适用于本工程。

3.pushover弹塑性分析

在进行推覆分析前首先要进行构件配筋的指定和塑性铰的指定。推覆模型的配筋根据小震反应谱计算结果自动配筋，小震反应谱分析的X、Y向最大层间位移角分别为1/787、1/753，底部剪力分别为7033kN、6923kN。

3.1塑性铰的选择

分析模型中框架梁的塑性铰采用My、Mz方向的弯曲铰，滞回模型采用修正的武田三折线模型，参数设置如图2所示。框架柱的塑性铰采用PMM铰，滞回模型采用随动硬化模型，参数设置如图3所示。

图2梁铰特征值设置图3柱铰特征值设置

3.2结构单元推覆分析计算结果分析

3.2.1层间位移角

结构在大震性能点处对应的结构层间位移角及基底剪力如下表所示，结构层间位移角均小于1/50的弹塑性位移角限值，说明消能减震框架结构抗震性能良好，体现了消能减震结构的优势。

表1MIDAS-GEN计算结果

3.2.2结构整体塑性铰开展状况

图6为结构的大震性能点及性能点对应的构件塑性铰情况，可以看出，大部分的框架梁、部分框架柱出现了塑性铰，未出现LS以上的塑性铰，子结构框架梁柱的塑性铰均在IO范围以内。总体来看结构塑性开展情况符合抗震概念设计和结构设计要求。

从结构层间位移角、塑性铰开展状态、阻尼器工作状态可知，本结构的抗震性能良好，可以满足大震不倒的抗震设防目标。

图6大震性能点及对应塑性铰情况

4.结论

通过上述pushover弹塑性分析可以发现，该消能减震建筑的抗震性能较好，体现了消能减震结构在抗震性能上的优势。

参考文献：

［1］高杰，薛彦涛，王磊．JY-S金属剪切型阻尼器实验研究及工程应用进展［J］．土木建筑与环境工程，2010，12（20）：

357-359．

［2］邢福国．新型“双功能”金属阻尼器在工程中的应用［J］．中国科技信息，2009（4）：74-75．

［3］陈伟，余金龙，黄坤耀等．高烈度抗震设防区某医院的消能减震设计［J］．结构工程师，2016，10（32）：120-125.