某超限高層建筑彈性時(shí)程分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上某超限高層建筑彈性時(shí)程分析摘要：本文簡(jiǎn)要闡述了彈性時(shí)程分析的原理、時(shí)程分析地震波的選??；利用PKPM的SATWE軟件對(duì)一超限高層建筑進(jìn)行彈性時(shí)程分析，分析結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)在7度多遇烈度地震作用下，基地剪力等指標(biāo)符合規(guī)范的要求，能夠滿足我國(guó)現(xiàn)行抗震規(guī)范的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：超限高層；彈性時(shí)程Abstract: this paper briefly expounds the elastic time history analysis, the principle of the time history analysis of the selection of seismi

2、c waves; Use the software to a PKPM SATWE overrun highrise for elastic time history analysis, the analysis results show that the structure in more than seven degrees in under the action of earthquake intensity, base and shear index comply with the requirement of the specifications, and can satisfy t

3、he current seismic code of the seismic design standards.Keywords: overrun top; Flexible schedule本工程為高層住宅項(xiàng)目，總建筑面積約20萬(wàn)平米，由12棟高層住宅組成。地面以上層數(shù)均為15層，無(wú)地下室，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，其中首層為地鐵車(chē)輛段，二層為框支轉(zhuǎn)換層，上部為住宅；工程抗震設(shè)防烈度為7度，底部加強(qiáng)部位及框支框架的剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)，上部剪力墻抗震等級(jí)為三級(jí)。由于本工程存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)、剛度突變、尺寸突變、構(gòu)件不連續(xù)、多塔等多項(xiàng)結(jié)構(gòu)超限，因此，為確保結(jié)構(gòu)的可靠性及抗震性能，

4、有必要對(duì)本工程進(jìn)行彈性時(shí)程分析。1彈性時(shí)程分析原理時(shí)程分析法是基于反應(yīng)譜法更為有效的抗震計(jì)算方法，它能確切地了解結(jié)構(gòu)在地震過(guò)程中的內(nèi)力與位移隨時(shí)間的反應(yīng)，通過(guò)將建筑物作為彈性或者彈塑性振動(dòng)系統(tǒng)，直接輸入地面地震加速度記錄，對(duì)運(yùn)動(dòng)方程直接積分，從而獲得計(jì)算系統(tǒng)各質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度等的時(shí)程變化曲線，因此這種方法更能準(zhǔn)確而完整地反映出結(jié)構(gòu)在地震作用下的全過(guò)程。許多國(guó)家已經(jīng)把時(shí)程分析法列入設(shè)計(jì)規(guī)范。我國(guó)的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定: 79度抗震設(shè)防的高層建筑,下列情況應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算:“( 1)甲類(lèi)高層建筑結(jié)構(gòu)；(2)表3.3.4所列的乙、丙類(lèi)高層建筑結(jié)構(gòu)；(3)

5、不滿足本規(guī)程第4.4.24.4.5條規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu); (4)本規(guī)程第10章規(guī)定的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)；(5)質(zhì)量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)?！苯Y(jié)構(gòu)的動(dòng)力方程如下： 式中:為質(zhì)量矩陣，采用集中質(zhì)量方法時(shí)為對(duì)角矩陣,每層質(zhì)量應(yīng)包括結(jié)構(gòu)自重及部分樓面使用荷載； 為阻尼矩陣； 為剛度矩陣,當(dāng)結(jié)構(gòu)為彈性時(shí),取 為常量,當(dāng)結(jié)構(gòu)為彈塑性時(shí),取為變數(shù)； 為地面加速度，為時(shí)間t的函數(shù)； 、 、 分別為結(jié)構(gòu)的加速度、速度和位移反應(yīng)列陣,均為時(shí)間t的函數(shù)。當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)為已知時(shí), 通過(guò)上式動(dòng)力方程采用逐步積分法求解 、 、 ，進(jìn)而求得結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的響應(yīng)，并進(jìn)一步校核和檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否存在強(qiáng)度、變形或延性等方

6、面的薄弱部位,盡可能避免在罕遇地震下出現(xiàn)倒塌等嚴(yán)重破壞現(xiàn)象。2時(shí)程分析采用的地震波的選用對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行時(shí)程分析時(shí)，輸入不同的地震波會(huì)有不同的地震反應(yīng)，因此，地震波的選擇要滿足一定的條件，地震加速度時(shí)程曲線的頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時(shí)間均要符合具體工程的實(shí)際情況。對(duì)輸入的地震加速度所產(chǎn)生的地震反應(yīng)也要滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，即：每條時(shí)程曲線所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65，多條時(shí)程曲線計(jì)算的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80。選擇滿足這些條件的地震波才能模擬結(jié)構(gòu)在真正地震作用下地震反應(yīng)。通過(guò)分析對(duì)比，最終選用場(chǎng)地安全性評(píng)價(jià)報(bào)告中給出的兩

7、條天然波及一條人工波，各條波的時(shí)間-加速度曲線見(jiàn)圖1圖3，地震波擬合反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜的對(duì)比見(jiàn)圖4。圖1天然地震波1圖2天然地震波2 圖3人工波地震波1 圖 4 地震影響系數(shù)曲線對(duì)比3結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析鑒于本工程單體較多，本文以其中的6#為例進(jìn)行計(jì)算分析。采用PKPM及ETABS軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，得到了結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的自振周期、模態(tài)振型參與質(zhì)量比、固有振型等動(dòng)力特性。結(jié)構(gòu)的前三階自振周期及相應(yīng)的模態(tài)振型參與質(zhì)量比見(jiàn)表1。鑒于本工程為多塔結(jié)構(gòu)，計(jì)算時(shí)劃分為三個(gè)分塔，分別為塔1、塔2、塔3，表1中,給出了各個(gè)分塔的計(jì)算結(jié)果，時(shí)程分析也相應(yīng)分塔的計(jì)算結(jié)果。表1 自振周期表通過(guò)振型參與質(zhì)量比可以判斷

8、：（1）從表中可以看出振型滿足規(guī)范當(dāng)中90%的參與系數(shù)的要求，說(shuō)明所取的振型數(shù)能夠滿足計(jì)算精度的要求；（2）第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期的比為0.846，小于規(guī)范要求的0.85的限制，說(shuō)明結(jié)構(gòu)體系是滿足規(guī)范要求。4結(jié)構(gòu)的彈性時(shí)程分析采用PKPM軟件對(duì)原型結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性時(shí)程分析，計(jì)算分析時(shí)，地震波的加速度峰值取35gal，并從X、Y兩個(gè)方向分別輸入地震作用進(jìn)行時(shí)程分析。結(jié)構(gòu)在地震作用下基底剪力統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2及圖5圖10。表2 時(shí)程分析的基地剪力圖5 塔1X向地震樓層剪力 圖6 塔1Y向地震樓層剪力圖7 塔2X向地震樓層剪力圖8 塔2Y向地震樓層剪力圖9 塔3X向地震樓層剪力圖10 塔3Y向地震樓層剪力從以上計(jì)算結(jié)果中可以看出：1.上述平均剪力值大于振型分解反應(yīng)譜法的80%，各條波分別作用下的底部剪力值大于振型分解反應(yīng)譜法的65%，滿足規(guī)范GB50011-2001第5.1.2條中規(guī)定。2從最大樓層剪力曲線圖看， CQC法的層間剪力曲線基本能包絡(luò)所選的三條地震波對(duì)應(yīng)的平均層間剪力曲線，滿足要求。5結(jié)論1結(jié)構(gòu)進(jìn)行時(shí)程分析時(shí)，地震波的選擇是個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，不同的地震波所產(chǎn)生的地震反應(yīng)差別較大，選擇的地震波特性應(yīng)跟振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符,且其所得的結(jié)構(gòu)基底剪力也應(yīng)滿足規(guī)范的要求。2本工程通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，所選用的3 條地震波其產(chǎn)生的地震反應(yīng)在平均值上與振型分解