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1、212西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(1998)Vol.14No.2带连廊的建筑结构抗震性能分析121田洁董全利王克成西安理工大学水利水电学院,西安710048;中国西北建筑设计院(第一作者:女,1962年生,讲师)摘要采用梁单元、有限元、边界元、无限边界元相结合的方法,建立了频域中结构-半无限地基系统的分析模型。应用该模型,对带连廊的建筑结构进行了地震响应分析,为这类建筑的抗震能力作出了评价,并提出了一种减震思路。关键词建筑结构连廊连杆地震响应抗震性能中图法分类号TU323.5
2、AnAnalysisofSeismicBehaviorsofBuildingStructureLinkedwithCorridors121TianJieDongQuanliWangKechengXi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048;ChinaNorthwestArchitecturalDesigningInstituteAbstractInthispaper,acouplingmodelofBeamelement-Finiteelement-Boundaryele-ment-Infinitebo
3、undaryelementfortheanalysisofstructurefoundationsysteminfrequencydomainisestablished.Theearthquakeresponsesofbuildingstructurelinkedwithcorridorsareanalysed.Also,anevaluationismadeoftheseismicbehaviorofthiskindofbuilding,therebyadvancingakindofseismicreductionthinking.Keyw
4、ordsbuildingstructurecorridorrodearthquakeresponseseismicbehavior带连廊的建筑结构是公共建筑中常用的一种建筑结构形式,广泛应用于学校教学楼、办公楼、图书馆及商业建筑中。特别是随着社会发展及城市建设的需要,现代建筑的功能越来越复杂,出现了各种综合体建筑。为了满足各部分之间及新旧建筑之间的联系和使用要求,在主体部分与附属部分或新旧体部之间插入连廊或联系体是常用的处理方法之一。那么,这种带连廊的建筑结构,其抗震性能如何,各部分之间如何协同工作,值得探索和研究。本文采用梁单元、有限元、
5、边界元和无限边界元相结合的方法建立了平面框架结构-半无限地基系统的分析模型。在频域内,针对一具体的两相邻平面框架结构中间设置一个或多个连廊的复杂结构进行了地震响应分析。探讨了连廊的位置和数量对结构动力响应的影响。为这类结构的抗震性能作出了定性的评价。在分析中,连廊的作用用连杆模拟,考虑到实际中连廊与主体结构之间连接较弱,有一定的转角变形,连杆与结构的连接采用铰接。原稿收到日期1997-07-05责任编辑韩星明王卫勋田洁等:带连廊的建筑结构抗震性能分析2131系统模型如图1所示,地基近域1用四节点平面等参有限元模拟,上部平面框架结构2用常
6、规的弯剪型梁单元模拟,两框架之间的连廊0用连杆单元模拟,框架结构与地基接触部分3采用过渡梁单元模拟(3节点7自由度),地基远域4及无限域5则分别采用边界元[1,2]和无限边界元模拟。图1系统模型2地震响应分析方法2.1有限元方程频域中的有限元方程为SU=F(1)2式中,S=-M+iC+K,其中为激振圆频率,K、M、C分别为系统的刚度、质量及阻尼矩阵;U、F分别为位移、结点力向量。2.2地震波输入模型如图2a所示,地震波入射下的结构-地基系统(上部结构未画出),可分解成两个子域:在界面力-Pc作用下的结构(包括近域地基)称为近场
7、子结构(图2c);在界面力、入射波共同作用下的其余地基,称为地基子结构(包括远场,图2b);而地基子结构又可分解为自由场问题(图2d)和散射场问题(图2e)的迭加。其中自由场问题已有解析解。2.3系统分块耦合方程根据上述分析,将图2a所示问题的所有自由度分成三类:界面自由度、结构自由度和其余自由度。界面自由度即近场与地基子结构交界面自由度,用下标c表示。结构自由度用下标d表示。其余自由度(包括远场),用下标r表示。结构部分(包括近域地基)用有限元离散,方程(1)按照d、c自由度分块,在系统仅受界面力干扰下,可写成SddSdcud0=(2)S
8、cdSccucFc式中Fc是由界面力-Pc经转换而得到的结点力向量,且Fc=-MpPc,其中Mp为由形函数集成的结点力转换矩阵。对于图2e所示的散射场问题,地基可[2]用BE-I
