基于Midas/Building的某小高层短肢剪力墙结构抗震性能分析

摘要

随着我国经济的发展，高层建筑大量涌现，它们能够节约城市土地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设，其中小高层建筑结构在住宅建筑中应用尤为广泛。钢筋混凝土短肢剪力墙结构作为一种新型抗侧力结构体系，在高层住宅建筑中得到了广泛的应用。如何评估和保证高层住宅结构在地震作用下的可靠性和安全性，是高层结构抗震设计的重要课题。本文针对广州军区影视中心公寓楼这一工程实例，采用Midas/Building软件对小高层住宅短肢剪力墙结构进行静力弹塑性分析即Pushover分析和动力时程分析，研究结果可为小高层短肢剪力墙结构体系的抗震设计提供理论依据。本文所完成的主要工作和取得的成果如下：
　　 1.简述小高层住宅建筑和混凝土短肢剪力墙结构的概念和形式。详细介绍Midas/Building软件在结构分析中的应用以及所采用的静力弹塑性即Pushover分析方法和动力时程分析法。
　　 2.结合工程实例，建立有限元模型，对小高层短肢剪力墙结构进行在多遇地震和罕遇地震作用下的Pushover分析，得到结构的性能点、破坏机制、各塑性铰的出现顺序，Pushover相关曲线等，揭示出在多遇罕遇地震作用下小高层短肢剪力墙结构实际的屈服机制，找出该结构体系在地震作用下的薄弱部位。结果表明：小高层短肢剪力墙结构在水平荷载作用下的破坏形态属于弯剪型。在多遇地震作用下该小高层短肢剪力墙结构的变形基本处于弹性范围，在罕遇地震作用下进入弹塑性阶段，但在《建筑抗震设计规范》GB50011-2010所规定的限值内。
　　 3.对小高层短肢剪力墙结构进行模态分析，获得结构的自振特性，包括自振周期和振型曲线，并深入分析各主轴振型的位移。结果表明：该结构第一振型以横向平动为主，第二振型以纵向平动为主，第三振型以扭转振动为主。结构受扭转效应的影响很小，其原因是因为结构的平面布置能提供较好的抗扭刚度。
　　 4.对小高层短肢剪力墙结构进行动力时程分析，得到该结构在水平地震作用下的结构整体侧移、层间位移、层间位移角、顶层位移时程曲线、楼层剪力曲线和楼层倾覆弯矩曲线。结果表明该结构最大层间位移角未超过《建筑抗震设计规范》规定的弹性位移角极值。