基于SAP2000的超长大跨度空间结构多维多点地震作用分析.pdf

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1、DOI：10．3969／j．i鹊n．1672—4011．2013．01．020基于SAP2000的超长大跨度空间结构多维多点地震作用分析罗福平，周定松，吴勇，陈志强，石军(中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都6l0041)摘要：主要介绍了利用SAP2000进行起长大垮度空问结构多维多点地震分析的基本方法。主要包括：多堆多点地震分析的基本理论，S魁，20100结构模型的建立，分析参数的设置，以及分析结果的处理和利用分析结果进行结构设计。关键词：s^艘000；多维多点地震分析；超长大跨度空同结构中图分类号：TU3

2、99文献标志码：B文章编号：1672—4011(2013)01一0041—020前言超长大跨度空间结构的抗震设计应考虑地震动的空间效应¨。1。地震动的空间效应主要包括：地震动传播的行波效应、相干效应和局部场地效应，其中，以行波效应和场地效应的影响较为显著，一般情况下可不考虑地震动的相干效应。行波效应和场地效应会导致地震动对结构各支座的激威不同步，在同一时刻。各支座处的加速度峰值和相位不相同，从而使不同点的设计反应谱和加速度时程不同¨。4J。因此，多维多点地震动输入结构的响应与一致地震动输入结构的响应存在差异，实际

3、工程有必要考虑地震动的空同效应对结构设计的影响”’6】。1多维多点地震分析的基本理论‘21p‘’11．1一致地震动输入一致地震动输入作用下，不考虑地震动的空间效应，结构体系的动力学平衡方程增量形式为：帆△n；+c△彰+疋△u：=一讹越，(1)其中，△彰、△彰、△Ⅱ：为非支承点(嵌固端支座)的加速度增量矩阵、相对速度增量矩阵、相对位移增量矩阵；△虬为一致地震动输入加速度增量矩阵；肘。、乞、K为t时刻结构非支承点的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。1．2多维多点地震动输入多维多点地震动作用下，考虑地震动的空间效应，使得相

4、同的基岩地震动通过不周的地基土过滤后到达结构各支承处的时间不同，结构响应存在时滞效应。多维多点地震分析结构体系的动力平衡方程的增量形式为：f瓮瓮】{瓮)+【乏乏】{三乏)+【乏乏】产j：fo1·(2)L△u。JL△F。J其中，△拉，、△t、△珏，为非支承点的加速度增量矩阵、相对速度增量矩阵、相对位移增量矩阵；△越小△五小△“。为支承点的加速度增量矩阵、相对速度增量矩阵、相对位移增量矩阵△叱为一致地震动输入加速度增量矩阵；肘、C、．I(为￡时刻结构的质量矩阵、阻尼矩阵和丹4度矩阵；下标站、s6、k和66表示非支承点

5、和支承点以及它们的耦合项；△一为支承点约束反力增量矩阵。2SAP2000进行结构多维多点地震分析方法大跨度超长空间建筑的结构主要包括：上部钢结构屋盖和下部混凝土结构。在进行结构抗震分析时，应考虑应用整体模型进行分析设计，对于多维多点地震分析同样也要采用整体模型迸行计算。2．1建立结构的SAl伽00模型对于复杂的超长大跨度空间结构(平面投影尺度较大)，由于结构超长，往往在下部混凝土结构需设置若干结构缝，以有效减小结构温度应力，而上部钢屋盖通常是整体相连接不设置结构缝。利用sAP2000进行结构建模时，可首先利用其他

6、软件分别建立上部钢结构屋盖模型和下部混凝土模型，然后通过模型转换转换程序将模型转换为SAP2000模型，可以将模型分为若干部分进行拼接导入SAP2000，提高建模效率。由于在进行模型转换和拼接的过程中可能存在荷载丢失、模型拼接错误等问题，需要对模型进行检查，并将计算模型的周期和振型等参数与其他分析设计软件的计算结果相比较，保证SAP2000模型的准确性。2．2SAP2000结构模型参数设置建立正确合理的SAP2000计算模型后，对结构时程分析参数进行设置。首先是选择合理的地震动记录，需满足<建筑抗震抗震设计规范：

7、}GB5001l一2010关于结构时程分析选择地震动记录的要求；然后，在s脏∞00中加载自定义的地震动记录加速度时程和位移时程。为实现利用S越珈

8、00进行结构多维多点地震分析，对模型的支座施加位移时程激励并根据各支座的空间位置设置各支座位移激励的相位差，各支座的加速度时程和位移时程的峰值比例取：水平主项：水平次向：竖向=1．oo：O．85：O．65进行设置。位移时程通过加速度时程进行两次积分得到，并进行滤波和基线漂移修正。对各支座进行施加位移荷载时，可只显示模型底层柱子支座，为防止在旌加位移荷载过程中，出现部分支

9、座位移荷载遗漏，导致计算结果不正确，可以设置各支座相位差为零的工况，进行计算并与一致地震动输入的计算结果相比较，若两者结果很接近，说明没有支座位移荷载遗漏发生，可对个支座的相位差进行定义。在完成所有参数设置后，可进行模型的计算分析。3结构多维多点分析数据的处理提取结构S舡·2000模型的计算结果，主要包括：下部混凝土结构各层框架柱的最大弯矩、最大剪力和最大轴力和上部钢结构