erform—3D快速建模輔助程序在福佳金融大廈項目的應用

李京安

【摘要】介紹了Perform-3D的在工程中應用狀況和我院編寫的Perform-3D快速建模輔助程序的主要功能，針對沈陽福佳金融大廈項目，利用Perform-3D快速建模輔助程序進行動力彈塑性分析。此程序在建模速度和建模準確性上的優勢，具有較好的應用前景。

【關鍵詞】Perform-3D；性能目標；動力彈塑性時程分析；輔助程序

引言

PERFORM-3D三維結構非線性分析與性能評估軟件，以結構工程概念為基礎，分析結果和后處理結果符合工程師對結構性能設計方法的理解。因其獨特的優勢，PERFORM-3D在超限高層結構設計分析與校核領域已得到廣泛應用與認可[1]。

但PERFORM-3D中構件的非線性參數的指定是極其復雜和繁瑣的。為了提高建模的效率和準確性，我院在尚春雨博士的領導下，編制了PERFORM-3D快速建模輔助程序[1]。

1 程序主要功能

利用現有商業化的接口轉換效果可以極大的提高建模效率，模型轉換主要流程：

YJK—ETABS（V9.7.4）—SAP2000（V 14.2.4）—（采用Perform3D快速建模輔助程序）—Perform-3D（v5.0）。Perform3D快速建模輔助程序可以自動或通過人工干預實現以下功能：（1）自動調動SAP2000等實現幾何模型導入到Perform3D（2）混凝土和鋼材的本構關系的導入（3）剪力墻施工圖的整理和導入（4）梁柱施工圖的整理和導入（5）將非線性屬性賦值給空間幾何模型（6）自動實現分析參數輸入和批量后處理。

2 工程概況

福佳金融大廈項目為辦公樓，地上45層（結構層46層），地下3層，地上建筑由A、B、C三座塔樓組成。A、B號樓結構型式為框架-核心筒結構，地上部分互為鏡像關系，主體結構45層178.85米，本工程嵌固端取在地下一層頂，1層層高分別為6.0米，2～4層層高4.8米，標準層層高為3.85米，其中15層、30層為避難層，層高為4.2米。標準層平面尺寸為52m×34.2m，±0.000以上A、B號樓和C號樓之間采用防震縫分開。經SATWE分析第一周期T1=5.217s，根據《高層建筑混凝土結構技術規程》條文說明應采用彈塑性時程分析。

3 性能目標

本工程抗震性能目標取為C，具體要求為：小震下層間位移角為1/684，結構構件彈性；中震下底部加強部位豎向構件滿足抗剪彈性，偏拉偏壓不屈服，其他豎向構件滿足不屈服，外框梁滿足不屈服要求，其他框架梁和連梁允許部分屈服；大震下層間位移角限值為1/100，允許部分構件屈服，墻肢及框架柱滿足受剪截面控制條件[2]。

4 動力彈塑性分析

本工程采用PERFORM-3D對主體結構進行動力時程分析，模型中采用施工圖的構件截面、實配鋼筋和型鋼，利用Perform-3D快速建模輔助程序實現了分析模型與施工圖的完美匹配。

結構的性能水平分為四個階段：充分運行階段（OP）、基本運行（IO），生命安全（LS）、接近倒塌（CP）。充分運行階段相當于小震彈性承載力計算階段。基本運行階段即工程界常用的“中震不屈服”階段，生命安全及接近倒塌階段，結構已明顯進入彈塑性階段，需要進行考慮各種構造情況下構件滯回性能的彈塑性分析，才能得到合理的預期結構彈塑性評估。框架梁柱構件、連梁及剪力墻構件均采用纖維模型，可通過纖維應變監測得到構件的能力需求比值，樓層層間位移角的限值為：1/100，材料的應變限值按中國規范《混凝土結構設計規范GB50010-2010》取值[3]。

本工程對模型的初始剛度進行模態分析，計算模型的自振周期及總質量與SATWE計算結果進行比較，第一周期P-3D為5.169s，SATWE為5.217s，第二周期P-3D為4.32s，SATWE為4.238s，第三周期P-3D為4.11s，SATWE為4.043s；結構總質量P-3D為103875t，SATWE為104109.8t。

輸入的地震加速度時程曲線時程分析時主分量峰值加速度取220cm/s2。采用一組人工波及二組天然波，三組波均能滿足規范小震時程分析的要求[4]。計算得到罕遇地震作用下基底剪力平均值X方向46758.4kN，Y方向52738kN，分別為多遇地震基底剪力的3.3倍和3.86倍。分析得到三條波的層間位移角最大值：X向1/223，Y向1/210。

5 分析結果說明

本工程通過基于纖維模型宏觀單元及塑性鉸單元理論，結合性能分析軟件PERFORM-3D，對結構進行彈塑性分析。

（1）結構在大震作用下整體變形最大層間位移角，滿足規范要求；

（2）由于Y方向核心筒連梁較少， 故在大震作用下，Y方向剛度退化較X方向少，基底剪力較大；

（ 3） 在大震作用下 X方向核心筒連梁， 全部樓層進入塑性，連梁塑性能得到充分發展，起到很好的耗能能力， 結構體系X方向剛度退化較大；

（ 4） 在大震作用下， X、Y方向剪力墻內鋼筋均未發生屈服，剪力墻混凝土未發生受壓破壞，剪力墻剪切應力遠小于其抗剪承載能力。

結構整體可滿足罕遇地震作用下結構抗震性能水準4的要求[5]。

6 結語

采用尚春雨博士編寫的Perform-3D快速建模輔助程序實現了基于Perform-3D軟件的快速建模，大大的提高的建模的速度和準確性，并實現了真正的按照實配鋼筋進行彈塑性時程分析，拓展了彈塑性時程分析的應用范圍。

參考文獻

[1]尚春雨，豐茂東.Perform-3D快速精確建模及實例詳解[M].北京：中國建筑工業出版社，2015.

[2]JGJ3-2010高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]GB50010-2010混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4]GB50011-2010建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[5]金廊5號南部地塊商業A、B號樓及C號樓項目初步設計抗震設防專項審查意見.