高層建筑框架-剪力墻結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)之時(shí)程分析.pdf

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1、2Q12生簋里塑【篁箜至!Q塑】江酉建撾：—堡篁量塑型!絲___JL口同層建筑框架一剪力墻結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)之時(shí)程分析■沈松鞭中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京102600摘要：實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)需要對(duì)高層建筑框架一剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)，為了最貼近實(shí)際的將地震力作用于高層建筑結(jié)構(gòu)上，則需要采用一種動(dòng)態(tài)的計(jì)算方法一時(shí)程分析方法，將該分析算法較目前常使用的的反應(yīng)譜法而言?？梢钥紤]建筑物的場(chǎng)地條件，地震三要素：地震持時(shí)、幅值、頻譜特性，對(duì)于結(jié)構(gòu)的非線性問題可以很好的考慮進(jìn)來，可見時(shí)程分析方法更適用于高層建筑框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)，雖然時(shí)程分析法

2、的優(yōu)點(diǎn)很明顯的，但在運(yùn)用的過程中需要較好的解決兩個(gè)關(guān)鍵問題，即如何選取地震波，以及地震波的數(shù)量，基于此，本文將詳細(xì)介紹如何對(duì)地震波進(jìn)行選取和確定地震渡數(shù)量。關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)地震作用時(shí)程分析方法地震波實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)需要對(duì)高層建筑框架一剪力墻多塔帶大底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)?，在采用等代隔震模型進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，如按照振型分解反應(yīng)譜分析整體結(jié)構(gòu)模型，由于常規(guī)設(shè)計(jì)軟件在算法上的局限性，會(huì)導(dǎo)致下部結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)被低估，造成設(shè)計(jì)上偏于不安全。為了最貼近實(shí)際的將地震力作用于結(jié)構(gòu)上，則需要采用一種動(dòng)態(tài)的計(jì)算方法一時(shí)程分析方法，實(shí)踐證明該算法更適用于

3、高層建筑框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)，雖然時(shí)程分析法的優(yōu)點(diǎn)很明顯，但在運(yùn)用的過程中需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問題，即如何選取地震波，以及地震波的數(shù)量的確定?；诖耍疚膶⒃敿?xì)分析在運(yùn)用時(shí)程分析方法進(jìn)行高層建筑框架一剪力墻結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)時(shí)，如何選取合理的地震波以及確定合理的地震波數(shù)量。1地震波選取原則選取正確的地震波是使用時(shí)程分析法進(jìn)行計(jì)算的前提。在抗震結(jié)構(gòu)研究的各個(gè)時(shí)期，為獲得準(zhǔn)確的地震反應(yīng)，海內(nèi)外學(xué)者都對(duì)輸入的地震波的選擇做了大量的研究，然而卻一直未有一個(gè)準(zhǔn)確的方法，目前都是采用經(jīng)驗(yàn)選波方法和眾多工程實(shí)踐總結(jié)出的規(guī)律。同時(shí)由于地震發(fā)生的突然性，目前對(duì)

4、地震動(dòng)的記錄手段還是比較有限。有時(shí)在分析中很難選出合適的地震波-6J。同樣，在隔震結(jié)的選波方面也受到了限制，所以針對(duì)選波問題，以下將詳細(xì)闡述本文研究的選波原則。為研究隔震結(jié)構(gòu)時(shí)程分析計(jì)算，采用了YJK結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的程序生成人工波，軟件采用是諧波疊加法，對(duì)于給定的功率譜密度函數(shù)s。(w)，按照下面的公式可以方便的生成以S：(if))為功率密度函數(shù)、均值為零的高斯平穩(wěn)過程a(t)。公式(1)中各參數(shù)的定義如下Ci：[4S，(。。)。△t￡I]}幽=芋(2)wi：”。+(i一÷)△”妒i為區(qū)間范圍在(0，2w)內(nèi)均勻分布的隨機(jī)相角；”。、w。為

5、正”域內(nèi)的最大值與最小值，并且認(rèn)為S；(w)的有效功率在區(qū)間(”。，”。)范圍內(nèi)，而范圍外的．s，(w)值可視為為了反映地面運(yùn)動(dòng)的非平穩(wěn)性，采用包絡(luò)函數(shù)F(f)乘以平穩(wěn)過程o(f)，即：X(t)=F(t)xn(t)(3)公式(3)為人工模擬的地震波模型公式，其中的F(t)定義如下：f￡2／t{(0≤t

6、根據(jù)實(shí)際情況而定。YJK結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件采用了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(G50011—2010)中的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，再使用kaul提出的平穩(wěn)過程反應(yīng)譜與功率譜的近似關(guān)系如下所示：笪『S!(w．)]2s，(∽)=—二二L————一(5)[一2ln(一——告一l“p)]竹iId公式(5)中：①

7、s。(”。)為規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜；②f為結(jié)構(gòu)阻尼比；③死為地震波的持續(xù)時(shí)間；④P為反應(yīng)不超過反應(yīng)譜值的概率，YJK軟件中一般取0．85。綜合以上公式，由公式(3)和公式(5)就可以獲得人工模擬地震波。2某實(shí)際框架剪力墻結(jié)構(gòu)隔震工程實(shí)例2．1建筑結(jié)構(gòu)工程概況該建筑結(jié)構(gòu)地

8、上為辦公及商業(yè)，首層和第二層層高為為4．5m，其余層高為3m，共18層；地下共兩層，為汽車庫其中地下一層層高4．2m；地下二層層高3．9m。該高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防類別為丙類。抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0．29，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。1為該高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的MIDAS結(jié)構(gòu)模型。該高層建筑結(jié)構(gòu)采用的是疊層橡膠隔震支座，共采用四種類型的支座，分別是LNR—CA一1300一Tr240一C65、LNR—G4一1500一Tr300一C75、LRB—G4—1300一Tr240一C260、LRB—CA—1500一Tr300一C30。且圖

9、1MIDAS模型圖2環(huán)境激勵(lì)2．2地震波確定依據(jù)設(shè)防烈度、最大影響系數(shù)、峰值加速度、特征周期等參數(shù)隨機(jī)生成一批(略大于200條)人工波，對(duì)比篩選出前三階隔震周期點(diǎn)與抗震周期點(diǎn)上的波譜與規(guī)范反應(yīng)