本文是一篇建筑工程管理论文，本文以某典型框架-剪力墙高层隔震结构为算例，为了验证基于场地效应的隔震高层建筑地震动力特性，本文主要做了以下几个方面的工作：首先对建立 OpenSees 弹塑性模型所选取的非线性梁柱单元和纤维截面做模拟对比分析，其次验证所选分层壳单元做模拟分析，确保选取的单元能合理准确的反应真实情况。然后通过动力时程分析，验证模态及动力特性，证明建立的 OpenSees 弹塑性模型的正确性。
第一章 绪论
1.1 引言
随着我国经济快速发展，建筑的高度也在不断增加。从 20 世纪 20 年代起，高层建筑在我国已经开始建设，广州上海已经建设了一些具有标志性的高层建筑。1978 年以来，我国迎来城市建设热潮，城市的建筑密度和高度随着城市化发展进程的加速得到了进一步的重视和发展。除了地标性建筑外，高层住宅楼俨然成为了城市建设的重中之重，高层及超高层建筑能很好地解决因城市人口的不断增加而导致的住房压力严重等问题。为保证建筑结构的设计质量，对于高层建筑的设计规程，我国的《高层建筑混凝土结构技术规程》主要针对混凝土结构以及钢-混凝土混合(组合)结构的高层建筑作出了详细的设计要求，除了地基基础工程外，对于高层建筑仍需进行风载、地震等验算。
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1.2 高层隔震技术研究现状与发展
传统抗震设计是建筑物直接与地面接触，靠自身的结构强度和刚度、变形能力等来抵抗地震的作用，当地震所输入的能力大于结构所能承受的极限能力时，结构便会遭到严重的破坏甚至倒塌。而隔震技术，则是通过在建筑物与地面之间加上一个隔震装置，使得地震的作用不能直接作用到建筑物上，再利用隔震装置特有的属性，耗散部分地震所输入的能量从而达到减少上部结构所受的地震作用。
当传统结构受到地震时，结构整体发生剧烈的晃动，不仅会引起建筑内人员的恐慌，还会对建筑内的家具，设备仪器等造成不同程度破坏，对人民的生命与财产安全造成极大的威胁。而采用了隔震技术的建筑，房屋内的人员几乎感受不到结构的振动，大大减少了地震造成的破坏。
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第二章 高层隔震结构有限元模拟分析
2.1 引言
有限单元法是目前有限元分析软件的主流分析方法，基本原理是通过离散化的方法来将原本复杂的结构分为单一简单的小单元分析。在众多的有限元软件中，OpenSees拥有两个区别于其他有限元软件的优点[34]，使得其成为很多学者们计算分析的首选（:1）OpenSees 是一种开源的有限元分析软件，用户可以根据自身需要而定义所需的材料或者开发新的单元，而且能随时随地的与世界各地的研究者们一起共同探讨或分享新材料、新单元的模拟开发。（2）OPENSEES 软件拥有良好的架构性，用户可根据不同的情况来选择不同的子块选项。
OpenSees 有限元软件按各自的工作特性可分为四个独立的工作模块分别[35]是建立分析模型(ModelBuilder)工作模块、定义材料参数(Domain)工作模块、分析(Analysis)工作模块和记录读取数据(Recorder)工作模块。每一模块都可独立设置但又相互协调工作，四个组合起来才能完成有限元分析。图 2-1 为程序的整体架构图[36]：
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2.2模型对比
2.2.1 弹塑性模型建立
在建立 OpenSees 弹塑性模型时，以 ETABS 弹性模型计算层质量平均分布于各层节点，由于 OpenSees 的程序架构，在对模型进行重力分析的时候，需要将质量等效于一个竖向的荷载模式施加到结构上。另外，为了提高计算效率，模型建立的时候并未设置楼板，楼板内的所有节点使用以下命令假定为刚性楼板。
本文以某典型框架-剪力墙高层隔震结构为算例，整个模型包含 9275 个节点，10400个梁、柱单元，3544 个剪力墙单元，整体结构 OpenSees 弹塑性模型如图 2-14。
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第三章 静力弹塑性 Pushover 分析......................37
3.1 引言..............................37
3.2 静力弹塑性分析方法........................37
第四章 不同场地类型隔震结构地震响应对比分析......................50
4.1 引言..................50
4.2 场地地震反应分析理论及易损性分析方法.....................51
第五章 结论与展望......................70
5.1 结论........................70
5.2 展望.......................71
第四章 不同场地类型隔震结构地震响应对比分析
4.1 引言
本章以第三章的框架-剪力墙结构算例为背景，在四种不同类型的场地条件下，应用有限元软件 OpenSees，选取每个场地一定数量的地震动输入到隔震与非隔震框架-剪力墙结构中进行动力响应分析。通过统计分析各个场地隔震与非隔震的计算结果，研究场地效应对框架-剪力墙结构的抗震性能的影响。
目前，国外的场地类型分别标准多以 Vs（30）为准，因此在对国际提供的场地震害指标进行研究分析时，应按我国抗震规范的场地分类标准进行换算使用。这也表明了参数Vs（30）在场地效应的分析中有很大的意义。如美国 FEMA450 规范[65-66]根据计算深度为30 m 的土层的平均剪切波速来划分场地类别，当土层平均剪切波速大于 1500m/s 时，场地类别设定为 A 类；平均剪切波速处于 760~1500m/s 时，场地类别设定为 B 类；平均剪切波速处于 360~760m/s 时，场地类别设定为 C 类；平均剪切波速处于 180~360m/s时，场地类别设定为 D 类；平均剪切波速小于 180m/s 时，场地类别设定为 E 类。
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第五章 结论与展望
5.1 结论
本文以某典型框架-剪力墙高层隔震结构为算例，为了验证基于场地效应的隔震高层建筑地震动力特性，本文主要做了以下几个方面的工作：首先对建立 OpenSees 弹塑性模型所选取的非线性梁柱单元和纤维截面做模拟对比分析，其次验证所选分层壳单元做模拟分析，确保选取的单元能合理准确的反应真实情况。然后通过动力时程分析，验证模态及动力特性，证明建立的 OpenSees 弹塑性模型的正确性。采用静力弹塑性Pushover 分析与地震动力时程分析结果分析对比，预估框架-剪力墙结构的抗震性能并寻找薄弱层位置。选取不同场地的地震记录，对隔震结构输入双向地震动并进行动力时程分析，研究考虑场地效应的框架-剪力墙的抗震性能变化规律，研究成果如下：
（1）典型框架-剪力墙隔震结构的自振周期相对于非隔震结构的自振周期，放大了约 2 倍，同时也避开了地震的卓越周期，避免结构上部建筑与地震引起的共振而破坏。通过振型分析，隔震结构的前三阶振型为平动、平动和扭转。隔震结构的顶层加速度峰值和层间剪力都较非隔震结构有相当明显的减小，表现了隔震结构的减震效果良好。
（2）采用静力弹塑性 Pushover 分析可以得到结构在不同受力阶段的不同反应，通过基底剪力-位移曲线可得到结构的抗震性能点，可判断结构的抗震承载能力，也可检查结构的薄弱位置。通过框架-剪力墙结构隔震前后的静力推覆分析，可得出在整个静力推覆分析中，结构楼层剪力随着结构顶点侧移的增加而不断增大，但结构整体楼层剪力增大速度逐渐下降。随着顶点侧移的增大，楼层剪力优先分配剪力墙结构，这表明剪力墙结构是结构抗侧力的主要部位并承担了而大部分水平荷载，因此在框架-剪力墙隔震高层建筑的设计分析中，应重点保证剪力墙结构的抗震性能。
参考文献（略）
