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《多层及高层房屋扭转耦联弹塑性地震反应的研究_邬瑞锋》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、多层及高层房屋扭转耦联弹塑性地震反应的研宄邬瑞锋第39卷第4期1999年7月大连理工大学学报JournalofDalianUniversityofTechnologyVol.39,No.4Jul.1999文章编号:1000-8608(1999)04-0471-07多层及高层房屋扭转耦联弹塑性地震反应的研究邬瑞锋，蔡贤辉，曲乃泗(大连理工大学工程力学系，辽宁大连116024)摘要:简要介绍简化的空间模型弹塑性时程分析程序ZZC的编制原理，当楼板刚性时该空间模型可以退化为串联刚片系模型.应用该程序对均匀偏心结构和只有某层偏心的局部偏心结构从静
2、力偏心距、基本平动频率、平扭频率比三个方面进行多层及高层房屋弹塑性平扭耦联地震反应的特性以及结构各构件的强度分布的要求等问题进行研究,得到了较好的结果.关键词:地震反应分析;弹塑性分析;耦联反应中图分类号:TU311.3文献标识码:A0引言房屋结构的扭转问题，特别是高层房屋的扭转,格外受到重视.1985年墨西哥地震时，倒塌的房屋屮有15%可以归结为结构不对称所产生的扭转作用引起的［1］.历次强烈地震震害调査中均发现,地震地妞运动中除有水平和竖向运动外,还有扭转运动.所以不仅是在结构有偏心时会有与水平运动耦联的扭转作用，而且地震作用本身就有
3、扭转分量.此外，高层房屋一般很难做到完全对称，扭转作用的影响就难避免.但从目前的研宄情况来看，对于结构扭转问题的研究在深度和广度上远不能满足工程的要求.我国现行的建筑结构抗震设计规范的规定是基于结构弹性扭转的成果，而现在的初步研究发现结构进入非线性状态GBJ11-89后，扭转对结构的变形和受力的影响与弹性状态时有较大的不同［1〜3】,这意味着对扭转问题需进行弹塑性动力分析.由于结构的功能要求，常需在某层或某几层有较大的空间，这就形成了在某层或某几层为非对称结构，这种局部的不对称对整个结构冇多大影响？不对称层设置在何处最为不利?这些工程上常
4、遇到的问题还较少被研究，而在弹塑性状态下的研宄国内尚是空白，国外也属于起步阶段.由于弹塑性扭转耦联反应的问题很多，木文将着重讨论结构局部不对称的扭转问题.1简化的空间弹塑性时程分析程序ZZC简介为了研究扭转问题，最理想的是用空间结构模型,但对弹塑性时程分析来说，完全的空间模型过于复杂和耗资，为此编制一个主耍为研究扭转耦联震动影响的有两向抗侧力构件的空收稿日期:1998-09-28;修订日期:1999-04-15基金项目:国家自然科学基金资助项目(59678033):(),男,，472大连理工大学学报第39卷间弹塑性动力时程分析程序ZZC.
5、它具有三个特点:⑴考虑扭转影响;(2)能分析复杂体型结构和双向地震波输入;(3)可考虑楼板变形.1.1模型的基本假定(1＞竖向构件(如框架、剪力墙等)简化为忽略竖向变形的弯剪型抗侧力杆件单元，水平布置的楼板简化为忽略其周边长度变化的双向剪切板单元[4].(2)各杆件单元只考虑其平面内刚度和强度，平面外的刚度和强度忽略不计;忽略不计两方向抗侧力单元的正交影响和抗侧力单元本身的扭转刚度.(3)竖向的抗侧力单元考虑其弹塑性变形，水平板单元则假定始终处于弹性阶段.(4＞结构的质量在每层楼板与竖向抗侧力单元的交叉位置，即节点处凝聚,并忽略其转动惯量
6、.1.2抗侧力单元的自由度由于构件本身的扭转和竖向变形被忽略,x、y向的转角可以被静力凝聚，因此模型的各抗侧力单元在每层设一沿该单元布置方向的平移自由度.但当结构的某一轴线上有多个抗侧力单元时，可以根椐与其相连的楼板是否连续分别处理,即若楼板连续，则该轴线上的这些抗侧力单元合并为一个总的抗侧力单元,该轴位置只有一个平移自由度;若楼板不连续，则这些抗侧力单元可以有g己独立的平移g由度.图1三层框架结构标准平面图如图1所示三层框架结构，各层平证布置相同，连续楼板,每层有io个水平侧移自由度，三层共30个侧移自由度.这样在保持原有结构空间特性的
7、基础上大大简化了计算.1.3结构的运动方程采用增量形式的结构运动方程:}i+[K]i-l{Ax}i+{Px}i+{Pf}i=-[m]{[m]{x}i+[C]i-l{Axxg}i（l）}i-l,{△x}i={xi}-其中:{Px}i={Px}i-l+[K]i-l{Ax}i-l,{Pf}i={Pf}i-l+[C]i-l{Ax{x}i-l.此处,[m]为模型的质点系质量矩阵,[m]=diag（[ml][m2]…[mj]...[mn]）.[mj】为结构在第j轴线（或称第j抗侧力竖杆）处凝聚的质量矩阵,由该轴线在每层对应位置上凝聚的质量构成,5卩:
8、[mj]=diag（mjmj…12mj……,n;n为结构的总轴线数）.mj为结hi构i层的第j轴线位置处所凝聚的质量,它可以表示为mij=Lmkijk,（i=l,h;k=l,…,s;h为结构总
