某错层钢筋混凝土框排架结构地震反应分析及简化计算方法研究.pdf
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1、 某错层钢筋混凝土框排架结构 地震反应分析及简化计算方法研究 许 良梅 ( 巢 湖 建 设工程 质 量监 督站 居巢 分站, 安徽 巢湖 2 3 8 0 0 0 ) 0 前言 框排架结构体系由于质量、 刚度分布较不均匀 , 其在地震作用下易发生 破坏, 国内对此问题进行了研究 , 发现该类结构主要的薄弱环节在横向框排 架结构体系。 由于该类结构的复杂性,目前该类结构设计计算主要采用平面计算模 型。本文重点研究框排架结构平面计算模型与空间计算的差别, 采用对边跨 框排架乘以剪力增大系数的方法考虑空间扭转作用, 以保证该结构的安全。 1 计算模型的建立 1 1平面模型 实际厂房结构的平面及立面布置
2、见图 1 , 详细尺寸及配筋见文献 3 。 其 中 1 2轴框排架在 B C轴有错层, 而3 8 轴则没有。 分别取 1 轴和 8 轴建立 平面框排架模型。1 轴框排架简称为类型结构 , 8轴简称为类型 2结构。 8 0 Ox 1 4 0 0 卜 通 _ _ 固 仅 1 2 里 7 0 0 x1 8 0 0 坞 三II 二 幽 哺 图 1 主厂房 结构平立面图 1 2空间模型 考虑到结构形式的复杂性, 将原型结构进行适当的简化。考虑屋架对 整体结构的动力反应影响较小 , 将屋架部分简化为一轴力杆件, 并认为屋架 与排架理想铰结; 将实际结构中的结构构件简化为空间杆或壳单元, 即梁 柱简化为三维
3、空间杆单元; 楼板和剪力墙简化为各向同性的三维矩形板 、 壳 单元。将离散化的杆壳单元通过梁、 柱、 楼板、 剪力墙程序 自动形成的节点进 行连接 ,从而生成考虑楼板平面内和平面外变形的结构整体三维有限元空 间计算模型。 1 3输入地震波的选取 按照 建筑结构抗震设计规范 ( G B 5 0 0 1 1 - 2 0 0 1 ) 对地震波输入的规定。 考虑到该类型结构广泛应用于全国各地 , 地震波 选取考虑各类场地条件,选择有代表性的三个地 震波E L - C e n t r o 、 T a f t 、 o j m a ,输入的地震波持续时 间为 l O s ,峰值加速度按保持波形不变等比缩至
4、5 O g a l , 地震波输入方向为横向输入。 2 平面结构 的动力反应 2 1 位移反应 类型 1 、 2框排架结构的层位移包络图及层 位移角见图2 。 根据图2可以看出: 在峰值加速 度 5 0 列 的 E L - C e n t r o 、 m 、 O j m地震波 的作用 下,类型 1 框排架的顶点位移分别为 3 3 | 2 m m、 3 6 2 3 m m和 4 4 8 8 m m,最大位移角为 1 9 7 6在结 构的第三层, 各层位移角也都满足 建筑抗震设 计规 范对框架类结构弹性层间位移角【 0 e =1 5 5 0 的要求; 类型 2 框排架由于高度小于类 型 1 结构,
5、 并且刚度大于类型 1 , 相应的顶点位移 分别为 2 2 1 2 m m、 2 3 0 4 m m和 3 2 O O m m, 最大位移 角为 1 9 6 0在第二层,各层位移角也都满足规范 的要求。 2 - 2地震作用 在最大输入加速度 5 0 列 地震波作用下, 结 构的剪力沿高度分布见图3 。 虽然, 类型 1 结构自 振周期长于类型 2结构, 类型 1 框排架的总剪力 大于类型 2 结构。在地震波作用下, 类型 1 、 2结 构的总剪力分别为 1 2 0 2 k N和 1 0 6 3 k N 。两类结构 的最大层剪力都在煤斗层, 主要是该层刚度比周 围楼层大的多, 易引起较大的地震作
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