本文基于现有的动力有限元理论,结合国家现行结构抗震规范,考虑材料和几何非线性的影响,研究了钢筋混凝土简体结构在地震作用下的空间弹塑性时程分析方法。 以三维Timoshenko梁理论为基础,引入梁截面的解析积分,将三维积分降为一维积分,考虑轴向、弯曲、剪切和扭转效应的影响,推导出小应变、大位移、大转动梁单元的几何刚度矩阵并阐述了它在结构几何非线性分析中的适用性。 在子结构技术的基础上,拓展前人“层模型”的概念,从中分离出梁、柱构件和剪力墙,形成整片楼板超单元模型,提出一种新型的分区弹塑性空间杆系一层模型。这种模型能显著地缩减自由度,缩短数值迭代时间,使工程计算得以在可接受的机时范围内运行。 针对某29层(高100.5m)的钢筋混凝土筒体结构建筑,在建立空间杆系——层模型的基础上,分别采用振型分解反应谱法和非线性时程法进行了结构在罕遇地震作用下的地震反应分析,求出了该结构的楼层位移、剪力、轴力以及位移、速度和加速度时程曲线,并对计算结果进行了分析和讨论。 运用上述模型和方法,对三种不同水平加强层设置的混凝土超高层筒体结构进行地震作用下的计算分析,并对不同结构布置进行比较,总结出此类超高层结构在设置加强层后结构内力及抗震性能的变化规律,对带加强层简体结构的设计和构造措施作一些探讨。 数值算例表明,这种基于子结构技术的新型空间杆系——层模型是面向工程、切实可行的结构分析模型,该模型及本文运用的动力分析方法为处理大型复杂高层建筑结构的非线性地震反应分析问题提供了有效参考。