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1、第21卷第1期华 中 科 技 大 学 学 报(城市科学版)Vol.21No.12004年3月 J.ofHUST.(UrbanScienceEdition)Mar.2004爆破地震波作用下框架结构的非线性动力分析11魏文晖 王 勇(1.武汉理工大学 土木工程与建筑学院,湖北 武汉 430070)摘 要:对岩石爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析,建立了爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法.利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波,对其周边的一栋七层钢筋混凝土框架结构进行了实例分析,通过与构造地震波作用下结构的动力反应的对比,对其安全性进行了评估,得到该框架结构在本次爆破地震
2、波作用下安全度满足要求的结论.关键词:爆破地震波; 刚度矩阵; 时程分析; 框架结构; 安全评估中图分类号:TU311.3 文献标识码:A 文章编号:167227037(2004)0120010205 框架结构在爆破地震波作用下的安全度是一发生扭转,必须按空间体系进行分析.另外,在爆[1]个工程爆破界亟待解决的关键问题.虽然GB破地震波作用下,结构常常进入非线性状态,必须6722286《爆破安全规程》对不同类型的房屋结构按材料非线性进行求解.对于框架结构,按完全的制定了安全震动速度标准,但由于房屋个体的差三维空间结构进行非线性动力时程分析计算的工异,当震动速度接近或达到安全震动
3、速度标准时,作量太大,程序计算时间过长.因此采用能考虑各结构的动力反应有较大不同,有的结构可能已发抗侧力子结构空间协同作用和整个结构扭转反应生破坏.因此,爆破作用致使周边结构发生破坏的空间协同杆系或墙体——层间模型,即每层考(损伤)的情况时有发生.虑一个集中质量,而层的刚度由杆系或墙体形成.由于爆破作用的特殊性和复杂性,现有文献该方法具有基本未知量少,计算较为简单,计算精在爆破地震波对周边建筑的影响方面的探讨绝大度较高的优点,非常适合于爆破地震波作用下框部分为定性分析或实验分析,缺乏理论计算研究.架结构的非线性动力时程分析计算分析.另外,现有的框架结构设计均以构造地震作用为1框架结构
4、考虑空间协同工作侧移设计依据,而爆破地震波与构造地震波存在较大刚度矩阵的建立差异.因此在爆破前,利用时程分析方法对可能发生破坏(损伤)的爆破周边结构进行理论分析和安 空间协同工作分析的计算过程是首先按杆系全度评估,将存在安全隐患的结构进行临时加固,形成各榀抗侧力子结构的总刚度矩阵,然后分别以确保爆破周边建筑的安全是很有必要的.用在各层作用单位水平力的方法求出阶数等于层在对普通的构造地震波作用下框架结构的动数的抗侧力子结构的侧向柔度矩阵,对子结构的力时程分析时,地震波对框架结构作用方向是未侧向柔度矩阵求逆,就可以得到子结构的侧向刚知的,常取其抗震作用最弱的方向(框架结构的纵度矩阵;利
5、用楼板在平面内刚度无穷大的假设,根向)进行设计或验算,因而可将结构简化为单榀抗据各子结构的侧向刚度矩阵可以形成整个结构的侧力结构(即可按平面结构)进行计算.而在对爆空间整体刚度矩阵,以质量集中于楼层处的层间破地震波作用下框架结构的动力时程分析时,爆模型来求解运动方程,得到某一时刻的整体位移破点和框架结构的位置均是固定的,因此对框架后再代回到杆单元,考虑各榀抗侧力子结构的空结构来说,爆破地震波作用的方向是已知的,通常间协同工作,按子结构的榀刚度矩阵分配各榀子并不与框架结构的纵向(或横向)重合,导致结构结构所受到的外力,再求解出内力.反复计算,直收稿日期:2003211220.作者简介:
6、魏文晖(19632),男,副教授;武汉,武汉理工大学土木工程与建筑学院(430070).基金项目:建设部科技攻关项目(032022038).©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第1期魏文晖等:爆破地震波作用下房屋结构的非线性动力分析·11·至计算完输入全部动力荷载的整个时程为止.在对于常截面的弹性杆件,为与Giberson杆端空间协同工作的计算中采用了以下基本假定.弹塑性模型对应,采用两端有刚域的形式,刚域长a.楼面层在自身(水平)平面内的刚度为无穷度均为零.当考虑了杆件的轴向、剪切及弯曲变形大
7、,即不考虑轴力对楼板和梁的变形影响,因此在时,单元杆端力与杆端位移关系的表达式是eee水平荷载作用下,楼板的水平运动同刚体一样,可{F}=[K]{U}=用整体沿x和y方向的水平移动u,v以及绕某轴e00-e00ui的转动H描述,H以逆时针方向转动为正.0abi0-abjvib.各榀抗侧力结构仅产生自身平面内的抵抗0bici0-bidHi,(2)力,不产生与自身平面垂直的抵抗力.因此,X方-e00e00uj向的抗侧力结构仅产生X方向的抵抗力,Y方向0-a-b
