框支剪力墻結(jié)構(gòu)的彈性時(shí)程分析——以某綜合樓為例.pdf

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1、至Q12生筮!S翅I盟篁呈!竺塑)江亙建塾一．——————————————翼篁量望型!墅壘框支剪力墻結(jié)構(gòu)的彈性時(shí)程分析■范睿，熊軒一廣東中人工程設(shè)計(jì)有限公司武漢分公司，湖北武漢430000摘要：框支剪力墻結(jié)構(gòu)需要在下部商業(yè)柱網(wǎng)和上部小開間之間設(shè)置水平轉(zhuǎn)換層實(shí)現(xiàn)荷載的傳遞?？蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)屬于豎向不規(guī)則體系，結(jié)構(gòu)的剛度的發(fā)生突變，屬于較為薄弱的部位，因而采用多遇地震下的時(shí)程分析對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核。關(guān)鍵詞：框支剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)程分析結(jié)構(gòu)抗震1彈性時(shí)程分析法的介紹結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)響應(yīng)分析在復(fù)雜高層的設(shè)計(jì)中時(shí)常用的一個(gè)方法，

2、它通過選取合理的地震波，利用峰值反映出地區(qū)烈度，頻譜組成反映待建工程場地的特征周期和動(dòng)力特性。彈性時(shí)程分析是考察結(jié)構(gòu)在多遇地震烈度下工作性能和地震反應(yīng)有效手段。它是在結(jié)構(gòu)基本運(yùn)動(dòng)方程輸入地面加速度記錄進(jìn)行積分求解，以求得整個(gè)時(shí)間歷程的地震反應(yīng)的方法?。此方法在進(jìn)行時(shí)程積分時(shí)引入了一系列假設(shè)，此外其理論基礎(chǔ)沒有任何的限制，精確考慮結(jié)構(gòu)與土、基礎(chǔ)的相互作用，處理非線性、線性等相關(guān)問題。結(jié)構(gòu)多自由度體系的動(dòng)力方程可表示為：[M]{n}“c]ld}+[K]{U}=_[M]{a}；式中：[M]，[c]和[[K]分別為

3、結(jié)構(gòu)的的質(zhì)量、阻尼和彈性剮度矩陣；{o}、}nJ、{u}分別表示結(jié)構(gòu)體系的加速度、速度、位移反應(yīng)；都是時(shí)間t的函數(shù)；{a}為地面運(yùn)動(dòng)加速度，都是時(shí)間t的函數(shù)。在時(shí)程分析時(shí)經(jīng)常假定阻尼矩陣[c]與質(zhì)量矩陣[M]成正比，阻尼矩陣[c]與剛度矩陣[M]成正比，則阻尼矩陣計(jì)算如下：[C]=ctl[M]+以[K]ctl=[2(hi叫一hjtoi)toi枷]／(toi+oJj)0．2=[2(Ⅻ塒一^jtoi)]／(toi+枷)(耐一“)式中“、撕和“、塒分別為第i、j振型的阻尼比和頻率結(jié)構(gòu)計(jì)算的力學(xué)模型可以劃分為桿模型

4、和層模型-2J。桿模型以桿件作為計(jì)算的基本單元，按照靜力計(jì)算方法建立桿件單元?jiǎng)偠染仃嚰翱倓偠染仃?，得到桿件內(nèi)力和變形隨時(shí)間變化的全過程，從而得出其最大變形和內(nèi)力。層模型視整體結(jié)構(gòu)為一根懸臂桿，各個(gè)樓層質(zhì)量集中為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其自身的剛度作用于一懸臂根桿中，稱為層剛度。桿模型和層模型作為兩種不同的計(jì)算方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)。桿模型計(jì)算準(zhǔn)確，可以輸出最大變形和內(nèi)力，因而在彈性分析時(shí)選用，層模型的結(jié)果以層剪力、層位移、層間位移角和薄弱層輸出，在彈塑性變形時(shí)采用。2地震波的選擇地震的產(chǎn)生可以看做是震源釋放的地震波的作用下而引

5、起的地表附近土層的振動(dòng)性。結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)、是否破壞與否，既與其自身的三要素(動(dòng)力特性、變形能力、彈塑性變形性質(zhì))相關(guān)，也與地震動(dòng)的三個(gè)特性(幅值、頻譜特性和持時(shí))有密切關(guān)聯(lián)。地震動(dòng)輸入是進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析的依據(jù)，不同的地震對(duì)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)影響很大。地震動(dòng)的幅值可以是地震動(dòng)加速度、速度、位移三者之一的峰值、最大值和某種意義的有效值。當(dāng)以地震烈度為設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，往往對(duì)不同的烈度給出相應(yīng)的峰值加速度和地震系數(shù)。建筑場地的多遇烈度、罕遇烈度、設(shè)防烈度與選取用典型地震波主振型的加速度峰值相對(duì)應(yīng)，對(duì)同一結(jié)構(gòu)進(jìn)行

6、不同烈度下的時(shí)程分析，需調(diào)整加速度峰值，使選出的地震記錄的最大加速度與地震烈度的統(tǒng)計(jì)最大加速度相等㈨。A(t)=(Amax／ctmax)Ot(t)A(t)——調(diào)整后的地震波；ot(t)——選出的地震波；dma)【——選出地震記錄的最大加速度；Am“——相應(yīng)烈度下統(tǒng)計(jì)的最大加速度。選取地震波的主要原則是要使輸入地震波的特性和建設(shè)場地相的——以某綜合樓為例具體條件相符合。由于地震的不確定性和不重復(fù)性，在進(jìn)行時(shí)程分析計(jì)算時(shí)，采用不同的地震波，得到的結(jié)果有時(shí)會(huì)差別很大。因此《抗震規(guī)范》提出了選擇地震波的原則：選擇的

7、地震波應(yīng)與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜在統(tǒng)計(jì)意義上相符，選用不少于兩條實(shí)際地震波和一條人工模擬地震波的加速度時(shí)程曲線。F“。彈性時(shí)程分析和振型分解反應(yīng)譜所得出的結(jié)果，以基底剪力和最大層間位移、頂點(diǎn)位移為對(duì)象進(jìn)行對(duì)比，兩者的結(jié)果需滿足規(guī)范的要求，則判定為結(jié)構(gòu)布置合理。本工程位于六度區(qū)的孝感市，結(jié)構(gòu)形式為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，屬于復(fù)雜高層。多遇地震作用下的彈性時(shí)程分析采用了七度區(qū)的0．359為加速度值為計(jì)算依據(jù)，提高了設(shè)防烈度觀察其的變形情況是否滿足設(shè)計(jì)要求。3結(jié)果分析本工程選波根據(jù)建筑場地和特征周期Tg選擇了二類場地的兩條實(shí)際波(T

8、H3TG035和TH4TG035)和一條人工波(RH3TC035)為研究對(duì)象，進(jìn)行了多遇地震下的彈性時(shí)程分析。結(jié)果包括：規(guī)范與地震反應(yīng)譜的對(duì)比圖(圖3．1)；各條地震波作用下最大層位移曲線，剪力曲線見(圖3．2)．這些圖表可以直觀的看出多遇地震下結(jié)構(gòu)位移或者剪力的蠻f￡掐熱．一陵m書轉(zhuǎn)堆只附i呼的宦蠻匿{31圉32從3A心L日。搬型分解反應(yīng)}苫江及所做的“桎分?jǐn)嘟Y(jié)果進(jìn)f，比較，二者的內(nèi)力及變形基本一致，都在規(guī)范允