高层建筑框架-剪力墙结构隔震设计之时程分析.pdf

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1、2Q12生簋里塑【篁箜至!Q塑】江酉建挝：—堡篁量塑型!丝___JL口同层建筑框架一剪力墙结构隔震设计之时程分析■沈松鞭中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600摘要：实际运用中，当需要对高层建筑框架一剪力墙结构进行隔震设计时，为了最贴近实际的将地震力作用于高层建筑结构上，则需要采用一种动态的计算方法一时程分析方法，将该分析算法较目前常使用的的反应谱法而言。可以考虑建筑物的场地条件，地震三要素：地震持时、幅值、频谱特性，对于结构的非线性问题可以很好的考虑进来，可见时程分析方法更适用于高层建筑框架一剪力墙结构的隔震设计，虽然时程分析法

2、的优点很明显的，但在运用的过程中需要较好的解决两个关键问题，即如何选取地震波，以及地震波的数量，基于此，本文将详细介绍如何对地震波进行选取和确定地震渡数量。关键词：高层建筑结构地震作用时程分析方法地震波实际运用中，当需要对高层建筑框架一剪力墙多塔带大底盘结构进行隔震设计时⋯，在采用等代隔震模型进行整体结构计算时，如按照振型分解反应谱分析整体结构模型，由于常规设计软件在算法上的局限性，会导致下部结构的扭转效应被低估，造成设计上偏于不安全。为了最贴近实际的将地震力作用于结构上，则需要采用一种动态的计算方法一时程分析方法，实践证明该算法更适用于

3、高层建筑框架一剪力墙结构的隔震设计，虽然时程分析法的优点很明显，但在运用的过程中需要解决两个关键问题，即如何选取地震波，以及地震波的数量的确定。基于此，本文将详细分析在运用时程分析方法进行高层建筑框架一剪力墙结构隔震设计时，如何选取合理的地震波以及确定合理的地震波数量。1地震波选取原则选取正确的地震波是使用时程分析法进行计算的前提。在抗震结构研究的各个时期，为获得准确的地震反应，海内外学者都对输入的地震波的选择做了大量的研究，然而却一直未有一个准确的方法，目前都是采用经验选波方法和众多工程实践总结出的规律。同时由于地震发生的突然性，目前对

4、地震动的记录手段还是比较有限。有时在分析中很难选出合适的地震波-6J。同样，在隔震结的选波方面也受到了限制，所以针对选波问题，以下将详细阐述本文研究的选波原则。为研究隔震结构时程分析计算，采用了YJK结构设计软件的程序生成人工波，软件采用是谐波叠加法，对于给定的功率谱密度函数s。(w)，按照下面的公式可以方便的生成以S：(if))为功率密度函数、均值为零的高斯平稳过程a(t)。公式(1)中各参数的定义如下Ci：[4S，(。。)。△t￡I]}幽=芋(2)wi：”。+(i一÷)△”妒i为区间范围在(0，2w)内均匀分布的随机相角；”。、w。为

5、正”域内的最大值与最小值，并且认为S；(w)的有效功率在区间(”。，”。)范围内，而范围外的．s，(w)值可视为为了反映地面运动的非平稳性，采用包络函数F(f)乘以平稳过程o(f)，即：X(t)=F(t)xn(t)(3)公式(3)为人工模拟的地震波模型公式，其中的F(t)定义如下：f￡2／t{(0≤t

6、根据实际情况而定。YJK结构设计软件采用了《建筑抗震设计规范》(G50011—2010)中的设计反应谱，再使用kaul提出的平稳过程反应谱与功率谱的近似关系如下所示：笪『S!(w．)]2s，(∽)=—二二L————一(5)[一2ln(一——告一l“p)]竹iId公式(5)中：①

7、s。(”。)为规范设计反应谱；②f为结构阻尼比；③死为地震波的持续时间；④P为反应不超过反应谱值的概率，YJK软件中一般取0．85。综合以上公式，由公式(3)和公式(5)就可以获得人工模拟地震波。2某实际框架剪力墙结构隔震工程实例2．1建筑结构工程概况该建筑结构地

8、上为办公及商业，首层和第二层层高为为4．5m，其余层高为3m，共18层；地下共两层，为汽车库其中地下一层层高4．2m；地下二层层高3．9m。该高层建筑结构的抗震设防类别为丙类。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0．29，设计地震分组为第一组。1为该高层建筑结构对应的MIDAS结构模型。该高层建筑结构采用的是叠层橡胶隔震支座，共采用四种类型的支座，分别是LNR—CA一1300一Tr240一C65、LNR—G4一1500一Tr300一C75、LRB—G4—1300一Tr240一C260、LRB—CA—1500一Tr300一C30。且图

9、1MIDAS模型图2环境激励2．2地震波确定依据设防烈度、最大影响系数、峰值加速度、特征周期等参数随机生成一批(略大于200条)人工波，对比筛选出前三阶隔震周期点与抗震周期点上的波谱与规范反应