二阶效应对钢框架结构地震反应的影响.doc

《二阶效应对钢框架结构地震反应的影响.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、二阶效应对钢框架结构地震反应的影响胡理列1赵成文1高亮2[摘要]本文以结构的变形为指标，平面输入地震波，按照不考虑几何非线性和考虑几何非线性分析了二阶效应对钢框架结构在地震作用下时程分析的影响。改变结构层数、阻尼比，通过对结构顶层位移、层间位移值的统计，分析了在地震作用下二阶效应对框架结构的不同影响。[关键词]钢框架结构非线性二阶效应地震反应InfluenceofSecond-ordereffectsonseismicresponseofsteelframestructuresLiliehu1chengwenzhao1lianggao2(1.Civilengineeringinstitute

2、ofShenyangJianzhuuniversityLiaoning,110168;2.ThermodynamicsengineeringdesigninstituteofShenyang,Liaoning110014)[Abstract]Inthispaper,thesecond-ordereffectonseismicresponseofsteelframestructuresisanalyzedwithcriterionofdeflectionthrongconsideringgeometricnon-linearityornot.Tochangethestructurefloorn

3、umber、dampingratio,analyzethedifferentinfluenceofthesecond-ordereffectsonseismicresponseduringcounttheupfloordisplacementandthedisplacementbetweenthetwofloor.[keyword]steelframestructuresnonlinearsecond-orderseismicresponse高层钢结构杆件截面小，高宽比大，侧移大，应考虑二阶效应。按抗震规范的三水准设防目标，结构在多遇地震、罕遇地震作用下，已处于非线性状态，而地震动具有强烈的

4、随机性，作为非确定性荷载的结构分析是结构安全性和可靠性判断的必要手段[1]。因此考虑二阶效应对钢框架结构地震反应的影响具有很大的理论意义和现实意义。1结构非线性地震随机响应分析多自由度体系地震反应方程为[2]：（1）、、—依次为结构质量刚度矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵；、、—依次为质点加速度、速度和位移；—输入地震加速度。在地震反应方程中，地面振动加速度是复杂的随机函数，同时，在弹塑性反应中刚度矩阵随时间变化，因此不可能求出解析解，只能采取数值分析方法求解。故将上式转变成增量方程：（2）对增量方程逐步积分求解，即为增量法。用增量法求解地震反应有多种，如中点加速度法、线性加速度法、Wilson-θ

5、法、Newmark-β法和龙格-库塔法等[2]。2计算模型本文采用的钢框架结构模型如图1a、1b所示，结构层高底层为4.5m，标准层为4m。构件截面尺寸：柱（HW400×400×13/21）、纵梁（HN400×150×8/13）、横梁（HN300×150×6.5/9）。柱子采用Q345钢，其他杆件采用Q235钢。结构底部与基础的连接为固接，梁、柱之间的连接均为刚接。本文采用软件Midas对结构进行时程分析。以结构的变形为指标，通过改变结构的层数（6层、9层）、阻尼比（0.02、0.05），进行多遇地震作用下的弹性时程分析和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。本文分析了地震作用前20秒二阶效应对钢

6、框架结构时程分析的影响。图1a钢框架结构模型平面布置图图1b钢框架结构模型正立面布置图3二阶效应对钢框架结构弹性时程分析的影响以钢框架结构模型为研究对象，按6度多遇地震考虑，平面输入ElCentro波，峰值加速度分别为70gal、43gal；输入Taft波，峰值加速度分别为70gal、61gal。按照不考虑几何非线性和考虑几何非线性来分析二阶效应对钢框架结构弹性时程分析的影响。表1ElCentro波作用下钢框架结构顶层侧移、层间侧移情况ElCentro波阻尼比0.02不考虑考虑相差二阶效应二阶效应6层X向顶层侧移11.7812.294.1%Y向顶层侧移37.1638.724.0%X向层间侧移

7、3.163.180.6%Y向层间侧移8.208.291.1%9层X向顶层侧移30.0431.625.0%Y向顶层侧移41.9042.581.6%X向层间侧移4.274.433.6%Y向层间侧移5.625.721.7%ElCentro波阻尼比0.056层X向顶层侧移11.1111.120.1%Y向顶层侧移32.5033.904.1%X向层间侧移2.802.872.4%Y向层间侧移6.636.924.2%9层X向