建筑結構的彈性動力分析范文

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《四川建材雜志》2014年第四期

1彈性時程分析的步驟

1)建立建筑結構空間分析模型，進行反應譜分析，初步確定構件截面尺寸和配筋。2)合理選取地震波并進行時程分析。不同的地震波激勵結構產生的響應存在離散性，所以要選擇一定數量滿足要求的地震波。時程分析所選用的地震波要滿足地震動三要素，即頻譜特性、有效峰值和持續時間。一定數量是指地震波的數量最少為兩條天然波和一條人工波。同時，彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得結構底部剪力不應小于振型分解反應譜法計算結果的65%，多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不應小于振型分解反應譜法計算結果的80%。3)時程分析結果的應用。《規范》中規定:“當取三組加速度時程曲線輸入時，計算結果宜取時程法的包絡值和振型分解反應譜法的較大值;當取七組及七組以上的時程曲線時，計算結果可取時程法的平均值和振型分解反應譜法的較大值。”對于反應譜法的較小結果應進行放大采用，具體做法是放大局部不合理的樓層地震力。

2工程實例分析

某住宅項目位于7度抗震區，地上18層，建筑高度54.60m。設防烈度:7度;設計基本地震加速度:0.10g;設計地震分組:第三組;建筑場地類別:Ⅱ類;特征周期:0.45s;剪力墻抗震等級:三級;框架抗震等級:三級。建筑結構采用鋼筋混凝土剪力墻結構體系。剪力墻全樓采用200mm厚，框架柱截面采用300mm×600mm，框架梁截面采用200mm×400mm和200mm×500mm兩種，樓蓋系統采用現澆鋼筋混凝土板，板厚100mm。剪力墻混凝土采用C40，梁板柱混凝土采用C30。全樓采用HRB400級鋼筋。樓面附加恒荷載:2kN/m2，樓面活荷載:2kN/m2。

主要考慮X向的地震響應。本文的彈性時程分析采用一條人工地震波和兩條天然地震波，如圖1所示。三條地震波的平均地震影響系數與反應譜的地震影響系數在結構主要振型的周期點上相差分別為:T1:7.9%，T2:8.1%，T3:0.2%，均小于規范的限值20%。采用人工波對結構進行彈性時程分析得到的結構最大基底剪力為1939.116kN，發生在12.66s;采用天然波1對結構進行彈性時程分析得到的結構最大基底剪力為1180.914kN，發生在13.68s;采用天然波2對結構進行彈性時程分析得到的結構最大基底剪力為1693.381kN，發生在8.40s。反應譜法計算出的基底剪力為1485.058kN，所以求得的三條波的最大基底剪力均在合理范圍之內。

采用人工波對結構進行彈性時程分析得到的結構最大層間位移角為1/1625(第8層)，發生在12.58s;采用天然波1對結構進行彈性時程分析得到的結構最大層間位移角為1/3087(第10層)，發生在13.80s;采用天然波2對結構進行彈性時程分析得到的結構最大層間位移角為1/2176(第12層)，發生在8.26s。對結構進行彈性時程分析得到結構的最大層間剪力如圖2所示。通過圖2可知，反應譜計算出的地震層間剪力與時程分析計算出的最大層間剪力相比較偏小。具體來講，對于結構的上部樓層(13層以上)，天然波2計算出的層間剪力最大;結構的中下部樓層(13層以下)，則是人工波計算出的剪力最大。

3結論

通過選擇合理的地震波對結構進行彈性動力時程分析，得到的結構最大層間位移角均小于規范的限值1/1000。對于結構的層間剪力，與時程分析法比較，針對不同部位的樓層把反應譜法的結果乘以相應的放大系數，以此進行結構的配筋。通過時程分析法的補充驗算，結構整體實現“小震不壞”的抗震設防目標。

作者：唐笑一王澤云李強石江波單位：西華大學建筑與土木工程學院湘潭市規劃建筑設計院四川分院