建筑结构的弹性动力分析范文

《四川建材杂志》2014年第四期

1弹性时程分析的步骤

1)建立建筑结构空间分析模型，进行反应谱分析，初步确定构件截面尺寸和配筋。2)合理选取地震波并进行时程分析。不同的地震波激励结构产生的响应存在离散性，所以要选择一定数量满足要求的地震波。时程分析所选用的地震波要满足地震动三要素，即频谱特性、有效峰值和持续时间。一定数量是指地震波的数量最少为两条天然波和一条人工波。同时，弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。3)时程分析结果的应用。《规范》中规定:“当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。”对于反应谱法的较小结果应进行放大采用，具体做法是放大局部不合理的楼层地震力。

2工程实例分析

某住宅项目位于7度抗震区，地上18层，建筑高度54.60m。设防烈度:7度;设计基本地震加速度:0.10g;设计地震分组:第三组;建筑场地类别:Ⅱ类;特征周期:0.45s;剪力墙抗震等级:三级;框架抗震等级:三级。建筑结构采用钢筋混凝土剪力墙结构体系。剪力墙全楼采用200mm厚，框架柱截面采用300mm×600mm，框架梁截面采用200mm×400mm和200mm×500mm两种，楼盖系统采用现浇钢筋混凝土板，板厚100mm。剪力墙混凝土采用C40，梁板柱混凝土采用C30。全楼采用HRB400级钢筋。楼面附加恒荷载:2kN/m2，楼面活荷载:2kN/m2。

主要考虑X向的地震响应。本文的弹性时程分析采用一条人工地震波和两条天然地震波，如图1所示。三条地震波的平均地震影响系数与反应谱的地震影响系数在结构主要振型的周期点上相差分别为:T1:7.9%，T2:8.1%，T3:0.2%，均小于规范的限值20%。采用人工波对结构进行弹性时程分析得到的结构最大基底剪力为1939.116kN，发生在12.66s;采用天然波1对结构进行弹性时程分析得到的结构最大基底剪力为1180.914kN，发生在13.68s;采用天然波2对结构进行弹性时程分析得到的结构最大基底剪力为1693.381kN，发生在8.40s。反应谱法计算出的基底剪力为1485.058kN，所以求得的三条波的最大基底剪力均在合理范围之内。

采用人工波对结构进行弹性时程分析得到的结构最大层间位移角为1/1625(第8层)，发生在12.58s;采用天然波1对结构进行弹性时程分析得到的结构最大层间位移角为1/3087(第10层)，发生在13.80s;采用天然波2对结构进行弹性时程分析得到的结构最大层间位移角为1/2176(第12层)，发生在8.26s。对结构进行弹性时程分析得到结构的最大层间剪力如图2所示。通过图2可知，反应谱计算出的地震层间剪力与时程分析计算出的最大层间剪力相比较偏小。具体来讲，对于结构的上部楼层(13层以上)，天然波2计算出的层间剪力最大;结构的中下部楼层(13层以下)，则是人工波计算出的剪力最大。

3结论

通过选择合理的地震波对结构进行弹性动力时程分析，得到的结构最大层间位移角均小于规范的限值1/1000。对于结构的层间剪力，与时程分析法比较，针对不同部位的楼层把反应谱法的结果乘以相应的放大系数，以此进行结构的配筋。通过时程分析法的补充验算，结构整体实现“小震不坏”的抗震设防目标。

作者：唐笑一王泽云李强石江波单位：西华大学建筑与土木工程学院湘潭市规划建筑设计院四川分院