专业论文 | 城市区域建筑抗震分析实例及应用

作者：陈睦锋

单位：上海大学

城市重要建筑的地震安全水平及韧性水平，因现代抗震及减震控制技术的大量应用而获得实质性提高。但其水平到底如何，最终提高到什么水平才能满足经济发展对于地震安全性的诉求，需要一个客观的评价标准和技术体系。

本文主要从多尺度下给出区域建筑地震仿真分析的实例。旨在对于区域地震，进行可用于韧性评估较准确的精细化分析。

当遭遇强烈地震作用时，结构将进入非线性阶段，在进行建筑结构时程分析中应考虑材料的非线性。二维混凝土本构模型采用弹塑性损伤模型；一维采用Kent-Park本构关系，实现UMAT和VUMAT。钢材的本构选用随动强化模型，强屈比设定为1.2，极限应力所对应的极限塑性应变为0.025。

二维墙板采用分层壳单元，钢筋层采用钢材本构，混凝土采用CDP；一维杆系单元采用自主开发UMAT/VUMAT子程序进行计算分析，首先验证本构正确性。

这里的工程为某超高层写字楼，地面以上33层，标准层层高，采用现浇钢筋混凝土主次梁楼盖形式，主次梁和板的混凝土强度为C30，柱和剪力墙的混凝土强度为C45。

选取El波，截取该地震波的有效波长前30s进行计算分析。

分析结构的动力特性，如图所示。同时也得到了构件的应力和损伤云图。

同时也进行了城市区域建筑群的弹塑性分析，得到变形和损伤结果。

基于有限元软件ABAQUS，建立了一套从材料、构件、建筑再到城市的地震安全性的有限元技术体系。通过与既有试验数据进行对比，表明本文的本构模型具有较好的精度。

建立某超高层结构以及城市的动力弹塑性分析模型，通过施加了El波，研究了某超高层结构以及区域建筑在遭受罕遇地震作用下的弹塑性时程响应。