异形柱结构抗震性能评估

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1、第27卷第2期特种结构Vo1．27No．22010年4月April2010异形柱结构抗震性能评估刘江刘洪兵张凯黄越吴吴张军(西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072)(SchoolofMechanics，CivilEngineeringandArchitecture，NorthwesternPolyteehnicalUniversity，Xian710072)[摘要]本文针对异形柱结构抗震性能的评估，运用模态pushover以及等强度延性需求谱的方法，对等效的单自由度体系进行计算，得出其相应的延性系数及位移后，再转化为多自由度体系的位移需求。并对两个异形柱结构算例进

2、行抗震性能分析，可供异形柱结构抗震性能研究和评估参考应用。[关键词]异形柱结构等效单自由度体系等强度延性需求谱法ABSI1RACT：Basedontheseismicperformanceevaluationofthestructurewithspeciallyshapedcolumnsandusingmodalpushoverandconstant-strengthductilitydemandspectrummethod，theequivalentsingledegreeoffreedomsystemWascalculated．Thenthecorresponding

3、ductilityfactoranddisplacementwere,obtainedandtransformedintothedis—placementrequirementofmulti—degreeoffreedom．Theseismicperformanceevaluationoftwoacturalstructureswithspeciallyshapedcolunm~systemWasconducted，theresultcouldbereferedbythestudyandevaluationofseismicbe—haviorofstructurewith

4、speciallyshapedcolumm．KEYwoRDS：StructurewithspeciallyshapedcolumnsEquivalentsingledegreeoffreedomsystemConstant—strengthductilitydemandspectrummethod引言结构的质量、阻尼、刚度矩阵。异形柱结构作为一种新型住宅结构，近年来式(1)右边可看作是结构承受的等效地震荷在住宅工程中的应用日益广泛。异形柱结构其柱载，即：截面形状一般为T形、十字形或L形。柱肢厚度P~f()=一MIug()(2)一般与墙厚相同，其中T形和十字形柱用于纵横式(

5、1)左边MI=f，第N阶荷载为：墙交接处，L形柱多用于墙的拐角处。对于异形P，(t)=一(t)(3)柱结构的结构布置、轴压比限值及抗震等级，新规Ⅳ范l11都作了相应的要求。／=∑，=rnMC，=／n=1对于异形柱结构抗震性能的评估，静力弹塑(4)性分析结合能力谱法，由于其操作方便、概念简单因此可简化为：被广泛应用，但还存在着很多的局限性。ChopinNNandGeol提出的模态pushover方法(即MPA()=∑Pef,n()=∑n=1n=l法)J，考虑了高阶振型的影响，等效的各阶单自Ⅳ=∑=一()(5)由度体系，可以利用弹塑性反应谱计算位移峰值。本文采用此方法来分析楼

6、层、层间位移等指标，并其第n阶模态方程为：通过两个异形柱结构算例，分析异形柱结构的抗Mu+C+Ku=一FU(t)(6)震性能。令u(t)=qn(t)并带入(6)式进行振型分解简1单自由度体系模型建立化，得第1I阶模态单自由度体系方程为：本文模型为6层多自由度体系，其非线性多孑(t)+2~nO)nq(t)+(u2g(t)=一五(t)自由度振动方程为：(7)Mu+C+Ku=一Mlug(t)(1)进一步化简化，令rn=SR(t)／q(t)，得单质量式中：U是结构的相对位移向量；M、C、K分别为方程为：IU铡嚼r2(Ilo．-——49．-——特种结构2010年第2期S()+2e，

7、，(f)+∞2，(￡)=一g(f)(8)义结构的延性系数为最大位移与屈服位移之比，进入塑性阶段后，由于结构刚度发生变化，即=Ixlm~x／X；带入运动方程得非线性单自由度(8)式可写成：动力微分方程为：Sn(￡)+2e，()+／L=一g(f)(9)m(t)+c(f)+kx(￡)=一mg(t)(12)．，由静力弹塑性分析后得{1出的底部剪力和顶点位移曲．线，经过双折线化后得到屈服蟊点的剪力和位移Vbny，S．y)，可垂由下式：Fs=／Fn，S=／周期(S)k(10)a．唐山地震天津观测点弹性加速度谱a．Tianjinwavese