钢筋混凝土框架结构耗能分布特征分析.pdf

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1、钢筋混凝土框架结构耗能分布特征分析许政(合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥230009)摘要：本文从能量的观点，利用CANNY程序对普通钢筋混凝土框架结构进行了分析。通过对四层和八层框架结构的能量分析，初步探讨了滞曰耗能在楼层、梁柱间的分布特点。研究发现，钢筋混凝土框架结构滞回耗能反应在结构内部的分布特征与结构特性及地震输入有很大关系。关键词：能量法；CANNY程序；滞回耗能；时程分析中图分类号：TU973．2文献标识码：A文章编号：1672—4011(2012)06—0038一03Analysisofhystereticenergydis

2、tributioncharacteristicsofRCframestructuresXUZheng(HFUTR&DCenterofArchitecturalTechology，Hefei230009，China)Abstract：ThispaperanalysizedtheordinaryRCframestructureswithCANNYprogramintheviewpointofenergy．Throughtheenergyanalysisoffour——storyandeight——storyframestructures，prel

3、iminarystudyofthehysteretlcenergydis·tributioncharacteristicsWS．Sexecutedinthefloors，heamsandcolumns．ThestudyfoundthatthecharacteristicsofhystereticenergyofRCflamestmctureshadagreatrelationwiththestrue—turalpropertiesandseismicinput．Keywords：energymethod；CANNYprogram；hyster

4、etieenergy；time—historyanalysis0前言自上世纪50年代Housner¨‘首次提出采用能量方法进行结构抗震设计思想后，众多学者对其展开了大量研究。由于基于能量概念的分析和设计方法综合考虑了力和位移这两个重要的结构设计参数，而且可以考虑强震持时对结构损伤的影响，与其他方法相比，能够更全面地反映地震作用的特性及其对结构的影响。已有的研究旧qo大都集中于对结构的总输入能、滞回耗能的计算及其相应的影响因素的分析，但对滞回耗能在结构内部的时程分布规律的研究则较少。由于滞回耗能是最具有工程意义的能量反应指标，它能很好的反应地震

5、持续时间对结构的影响，本文采用CANNY程序通过对钢筋混凝土框架结构的能量反应分析，初步探讨了滞回耗能在楼层，梁柱间的时程分布特征。1多自由度体系能量方程及其初步能量计算采用相对能量方程为基础，并定义相关能量项‘“：fMu(f)(fu(￡)+J．Cu(t)du(￡)+fr(￡)u(￡)du(￡)=』一MIi。(￡)du(t)(1)式中，M、c、u(t)、r(#)、I、配，(￡)分别为体系质量矩阵、阻尼矩阵、t时刻相对位移列向量、t时刻模型滞回抗力列向量、对角矩阵(元素为0或者1)以及t时刻地震动输入值。(1)式中各项定义如下：由于地面运动输入

6、的结构总耗能：E，(t)=一jMIH。(￡)du(t)结构动能：Ex(t)=』Mu(t)du(t)结构阻尼耗能：％(t)=fCu(t)du(t)结构弹性变形能与滞回耗能之和：Es(t)+岛(f)=』r(￡)U(t)du(t)相对能量方程(1式)可改写为下式：(2)(3)(4)(5)EK(t)+ED(t)+E(t)+EH(t)：E，(t)(6)算例：考虑一个普通四层框架结构¨o，首层层高5．2m，其余各层层高3．6m；抗震设计地震分组1组；烈度7(0．19)，二类场地，框架抗震等级3级；部分边柱取400X500(mm)，其余均为：400×400

7、(1U／n)；横向主梁：250x600(mm)，250x400(mm)，纵向主梁：250×500(mm)：粱、柱混凝土强度等级均为C20，主筋为HRB335。结构的平面图、重力荷载代表值及立面图如图1所示。C毫弓蕞4500450001250x600250×6001●0x4)0250x醯q。)0250。6∞o0x4o寸Xo250。600210x430250x600o寸■6000ii矿6000(b)重力荷载代表值(c)立面图图1利用CANNY程序，建立主粱(单轴弹簧模拟)单元和柱(MS弹簧模拟)单元。梁单元采用CANNY中的cP3模型悼j，柱单元

8、采用CP7模型进行模拟。选用ElcentroNS波，并按我围抗震设防规定将其峰值调整为对应罕遇地震下的220Gal，其他各时刻加速度值同比例调整，输入地震动时程曲线