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摘 要:针对L型钢筋混凝土框架结构的振动特性,运用SAP2000结构分析软件建立结构数值模型,分别以层间位移和楼层位移为扭转效应指标,评价结构的扭转效应,在设防地震作用下的进行反应谱分析,分析结果表明:对于本工程案例,X向的偏心距会引起沿Y向扭转位移比变化,Y向的偏心距会引起沿X向扭转位移比变化,且偏心距越大,扭转位移比越大;对于单向偏心结构,应以双指标的扭转位移比评价结构的扭转效应,以单指标评价结构的扭转效应时,会高估单向偏心结构的安全性。
关键词:偏心结构;扭转位移比;偏心距;扭转效应
1 引言
张寰华[1]通过以RC框架结构为例,分别分析了二维水平地震作用下、多维地震动作用下的结构反应,研究结果表明:在多维地震作用下结构的扭转反应更加明显。李宏男[2]等在分析平面不规则结构时,研究发现对于平面不规则结构的扭转反应,不仅与结构本身的质心与刚心偏心有关,多维地震作用下地震分量也会对平面不规则结构的扭转反应有直接的影响。凯里[3]分析平面不规则结构的扭转反应时,研究发现扭转位移比并不能真实反映结构的扭转情况,还要考虑结构的平面几何特征及结构平面布置情况,选择合理的参数和指标,准确评价结构扭转效应。
2 工程概况
某平面呈L形钢筋混凝土框架结构,首层层高3.9m,其余层高3.6m,结构总高度为21.9m,隔震层层高1.6m;跨度分别为8.4m、7.2m。隔震层楼板厚0.16m,其它板厚0.12m。混凝土强度等级为C30、C25。抗震设防类别为乙类,基本抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,基本地震加速度为0.2g,地震分组为第三组,场地设计特征周期=0.45S。,表1偏心结构上部结构质心與刚心坐标,偏心距为上部结构质心坐标减去刚心坐标所得结果的绝对值。
3 结构动力响应分析
《建筑抗震设计规范》[4](GB50011—2010)给出了底部剪力法和振型分解反应法两种分析方法;由于该结构为平面不规则结构且高度不超过40m,宜采用振型分解反应谱法。结构所处的场地条件、抗震设防烈度等因素,确定地震影响系数曲线,在设防地震下输入双向地震作用,结构模型进行动力响应分析。得到偏心抗震结构的X、Y扭转位移比见图3、图4。
图3、图4为设防地震作用下X、Y向扭转位移比。分析可得,就抗震结构而言X、Y向的最大层间位移扭转位移比为1.036、1.340;X、Y向的最大楼层位移扭转位移比为1.036、1.294,此平面不规则结构为单向偏心结构。由图3可得X向以层间位移为指标的扭转位移比普遍小于以楼层位移为指标的扭转位移比,且随着楼层增加扭转位移比呈减小趋势;由图4可得Y向层间位移扭转位移比普遍大于楼层扭转位移比,且随着楼层增加扭转位移比增大。抗震结构X、Y向的偏心距分别为3.925、0.300,X、Y向以层间位移为指标的最大扭转位移比为1.036、1.340;X、Y向的以楼层位移指标的最大扭转位移比为1.036、1.294,显然当X向偏心距较大时,沿Y向的扭转位移比较大,且超过了1.2,当Y向偏心距较小时,沿X向的扭转位移比较小,属于X向单向偏心结构。
4 结论
对于本工程案例,当X向偏心距较大时,沿Y向的扭转位移比较大,当Y向偏心距较小时,沿X向的扭转位移比较小,即X向的偏心距会引起沿Y向扭转位移比变化,Y向的偏心距会引起沿X向扭转位移比变化,且偏心距越大,扭转位移比越大;对于单向偏心结构,应以双指标的扭转位移比评价结构的扭转效应,以单指标评价结构的扭转效应时,会高估单向偏心结构的安全性;评价X向扭转效应时,应选择以楼层位移为指标的扭转位移比作为评价指标,评价Y向扭转效应时,应选择以层间位移为指标的扭转位移比作为评价指标,比较安全、可靠。
参考文献(References)
[1]张寰华. 空间框架结构对多维地面运动的弹塑性动力反应[J].地震工程与工程震动, 1983, 3(01).
[2]李宏男, 吴香香.偏心隔震结构扭转地震作用的简化计算公式[J].哈尔滨工业大学学报, 2002, 23(02):13-18.
[3]凯里. 平面不规则结构扭转效应分析的思考和讨论[J]. 建筑结构, 2013, 43(07):47-51.
[4]中华人民共和国行业标准.GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
基金项目:本文系青海省自然科学基金-青年项目;项目名称:预制装配式钢-混隔震结构地震序列抗震性能研究;编号:2018-ZJ-953Q
关键词:偏心结构;扭转位移比;偏心距;扭转效应
1 引言
张寰华[1]通过以RC框架结构为例,分别分析了二维水平地震作用下、多维地震动作用下的结构反应,研究结果表明:在多维地震作用下结构的扭转反应更加明显。李宏男[2]等在分析平面不规则结构时,研究发现对于平面不规则结构的扭转反应,不仅与结构本身的质心与刚心偏心有关,多维地震作用下地震分量也会对平面不规则结构的扭转反应有直接的影响。凯里[3]分析平面不规则结构的扭转反应时,研究发现扭转位移比并不能真实反映结构的扭转情况,还要考虑结构的平面几何特征及结构平面布置情况,选择合理的参数和指标,准确评价结构扭转效应。
2 工程概况
某平面呈L形钢筋混凝土框架结构,首层层高3.9m,其余层高3.6m,结构总高度为21.9m,隔震层层高1.6m;跨度分别为8.4m、7.2m。隔震层楼板厚0.16m,其它板厚0.12m。混凝土强度等级为C30、C25。抗震设防类别为乙类,基本抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,基本地震加速度为0.2g,地震分组为第三组,场地设计特征周期=0.45S。,表1偏心结构上部结构质心與刚心坐标,偏心距为上部结构质心坐标减去刚心坐标所得结果的绝对值。
3 结构动力响应分析
《建筑抗震设计规范》[4](GB50011—2010)给出了底部剪力法和振型分解反应法两种分析方法;由于该结构为平面不规则结构且高度不超过40m,宜采用振型分解反应谱法。结构所处的场地条件、抗震设防烈度等因素,确定地震影响系数曲线,在设防地震下输入双向地震作用,结构模型进行动力响应分析。得到偏心抗震结构的X、Y扭转位移比见图3、图4。
图3、图4为设防地震作用下X、Y向扭转位移比。分析可得,就抗震结构而言X、Y向的最大层间位移扭转位移比为1.036、1.340;X、Y向的最大楼层位移扭转位移比为1.036、1.294,此平面不规则结构为单向偏心结构。由图3可得X向以层间位移为指标的扭转位移比普遍小于以楼层位移为指标的扭转位移比,且随着楼层增加扭转位移比呈减小趋势;由图4可得Y向层间位移扭转位移比普遍大于楼层扭转位移比,且随着楼层增加扭转位移比增大。抗震结构X、Y向的偏心距分别为3.925、0.300,X、Y向以层间位移为指标的最大扭转位移比为1.036、1.340;X、Y向的以楼层位移指标的最大扭转位移比为1.036、1.294,显然当X向偏心距较大时,沿Y向的扭转位移比较大,且超过了1.2,当Y向偏心距较小时,沿X向的扭转位移比较小,属于X向单向偏心结构。
4 结论
对于本工程案例,当X向偏心距较大时,沿Y向的扭转位移比较大,当Y向偏心距较小时,沿X向的扭转位移比较小,即X向的偏心距会引起沿Y向扭转位移比变化,Y向的偏心距会引起沿X向扭转位移比变化,且偏心距越大,扭转位移比越大;对于单向偏心结构,应以双指标的扭转位移比评价结构的扭转效应,以单指标评价结构的扭转效应时,会高估单向偏心结构的安全性;评价X向扭转效应时,应选择以楼层位移为指标的扭转位移比作为评价指标,评价Y向扭转效应时,应选择以层间位移为指标的扭转位移比作为评价指标,比较安全、可靠。
参考文献(References)
[1]张寰华. 空间框架结构对多维地面运动的弹塑性动力反应[J].地震工程与工程震动, 1983, 3(01).
[2]李宏男, 吴香香.偏心隔震结构扭转地震作用的简化计算公式[J].哈尔滨工业大学学报, 2002, 23(02):13-18.
[3]凯里. 平面不规则结构扭转效应分析的思考和讨论[J]. 建筑结构, 2013, 43(07):47-51.
[4]中华人民共和国行业标准.GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
基金项目:本文系青海省自然科学基金-青年项目;项目名称:预制装配式钢-混隔震结构地震序列抗震性能研究;编号:2018-ZJ-953Q