支撑体系对巨型框架结构抗震性能影响分析

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本文运用大型有限元分析软件ANSYS建立32层24m×24m的巨型框架结构模型,分别对结构加载三种不同加速度峰值的ELCENTRO波、Taft波和南京波,对未设置任何支撑和设置不同形式支撑的的巨型框架结构共计四组工况进行模态分析和动力反应分析,分析支撑体系的变化对巨型框架结构整体抗震性能的影响。
  总结全文,完成的主要工作内容以及主要结论如下:
  (1)在不同地震波的作用下,巨型框架均呈现了以剪切型变形为主的位移曲线,符合框架结构的变形特性。
  (2)对四组工况加载地震波后得到了结构的最大水平位移,其中南京波对巨型框架的影响最明显,尤其在加速度峰值为400cm/s2南京波的加载下,结构出现了最大1.05361m的水平位移。但是在三种支撑体系的设置下,其降低幅度到达了31.45%、19.32%和57.07%,而且由于支撑体系的加入,使得工况二、工况三和工况四的在加速度峰值为400cm/s2南京波的作用下的最大水平位移相较于工况一的减小幅度分别为31.44%、20.36%和57.07%。由此可见支撑体系的加入能够有效的增加结构整体刚度,所以设置支撑的模型在地震中的水平位移比未加支撑的模型的水平位移明显减小,其中相比较其他三种工况在加速度峰值为400cm/s2地震波的作用下,工况四的地震反应最小。
  (3)通过对同一工况加载不同加速度峰值的同种地震波,得到结构沿高度变化加速度的曲线,观察曲线上点的跳动情况可以得到所研究的四种结构的薄弱层位置均集中在1-7层,其中加速度峰值为400cm/s2的南京波对结构的影响最为明显,四种工况在加速度峰值为400cm/s2的南京波的加载下,结构顶部的加速度相对于底部的放大倍数分别是4.26倍、3.98倍、3.94倍和3.88倍,可以发现在结构加入支撑体系后,结构顶部加速度相对于底部的放大倍数有所降低,由此可见支撑体系的加入对整体结构的动力性能有一定帮助,同时可以看出加速度峰值为400cm/s2的南京波对结构的影响最剧烈,这就显现出自然波与人工波在地震波属性的差别。
  (4)通过对比四种模型的在多遇地震下的层间位移角曲线可知,在支撑体系的加持下,模型的层间位移角得到了很好减小,其中主框架支撑模型由于在主框架1-2层水平方向设置了巨型X形支撑,层间位移角减小的幅度最大,尤其在南京波的作用下,其层间位移角均小于其余两种波。
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