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随着经济的发展和工程技术的进步,体型复杂和内部空间多变的复杂高层建筑大量涌现。连体结构是一种复杂高层建筑结构体系,它一般指两幢或几幢高层建筑之间由架空连接体相互连接,以满足建筑造型及使用功能的要求。
地震地面运动是个复杂的时间—空间过程,地震波在传播过程中具有行波效应、部分相干效应、衰减效应、局部场地效应等。因此,对于平面尺寸较大的结构,各支承点的地震地面运动是不同的。研究表明,这种结构在抗震设计中应考虑多点输入的影响。本文将围绕这一课题,对某大型连体结构进行多维多点输入时程反应分析,主要内容包括以下几个方面:
1.叙述了连体结构的发展与研究概况,介绍了结构控制的研究现状。重点讨论了多点输入地震反应分析的研究现状,并以杭州市民中心为工程背景提出了本文研究的主要内容。
2.阐述了人工合成多点输入地震动场的理论。对大跨连体结构进行多点输入时程反应分析时,需要一组具有空间相关性的地震波。由于不同工程的场地条件和已观测到的地震动场一般有较大差别,因此,模拟符合特定场地条件和空间相关性要求的非平稳地震动场十分必要。本文采用谐波合成法与FFT技术合成了适用于多点输入的人工地震波。
3.叙述了多维多点输入地震反应分析的基本理论和分析方法。重点分析了多点输入时程分析模型的4种常用方法,包括:相对运动法,大质量法,大刚度法和直接输入位移法。其中,大质量法需要先改变模型的边界条件,再输入地面运动加速度时程,能够真实反应地面运动,应用非常广泛。
4.对杭州市民中心进行多维多点输入下的弹性时程反应分析和非线性时程反应分析。采用子结构方法对该连体结构进行简化,即:塔楼结构进行子结构缩聚,连廊结构不缩聚;简化模型满足计算精度,且提高了计算效率。本文分析了多点输入对连廊结构杆件轴力的影响,并研究了隔震支座在多点输入罕遇地震作用下的支座位移和隔震耗能能力。
综上所述,本文的研究表明,多点输入的行波效应对连廊结构杆件轴力和隔震支座位移有较大影响,而部分相干效应影响较小。这些结论对工程实践具有指导意义。