反应谱法浅谈异形柱框架结构抗震性能

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1、反应谱法浅谈异形柱框架结构抗震性能　　摘要：抗震节能建筑结构是抗震区房屋结构设计首先方案，异形柱框架结构在一定条件下既有抗震性能好又节能的优点，本文利用有限元软件，采用反应谱方法，从异形柱与矩形柱框架结构在地震作用下的变形特性和位移着手，研究对比两种结构的抗震性能，意在表明异形柱具有良好的抗震性能。关键词：异形柱框架结构；抗震性能；反应谱法TAKERESPONSESPECTRUMMETHODTOSIMPLERESEARCHONASEISMATICBEHAVIOROFTHESPECIAL-SHAPEDCOLU

2、MNSFRAMESTRUCTURELIXiao-zhi(Dept.ofCivilEngineering,TangshanCollege,Tangshan,Hebei063000,China)Abstract:Thespecial-shapedcolumnsframestructureisonekindofneweconomicalenergiesresidentialbuilding.Thispapertakeadvantageoffinite-elementmethodandresponsespectru

3、mmethod,analysetheearthquakeresistanceofframewithspecial-shapedandrectanglecolumnsfromdeformationanddisplacement，finally，makethe7conclusionthatthespecial-shapedcolumnshasthebetterearthquakeresistance.Keyword:Thespecial-shapedcolumnsframestructure;earthquak

4、eresistance;responsespectrummethod中图分类号：TU323.5文献标识码：A我国房屋建筑结构体系主要有三种：第一种是以砖墙和钢筋混凝土楼盖楼板等组成的砖混结构体系；第二种是框架(或框架-剪力墙结构)结构体系，这种结构体系广泛应用于公共建筑；第三种是异形柱框架结构体系。目前，异形柱框架结构的适用范围主要为[1]；1）抗震设防烈度为7度及7度以下地区；2)房屋高度不超过27m；3)柱网尺寸不大于7.2m.。对于超越此范围的情况，通常采用两种方案来解决,一种是设置斜撑或常规剪力墙，

5、形成异形柱框-撑或异形柱框-剪结构体系；另一种是增大异形柱的肢长，使肢高肢宽比大于4.0，称为短肢剪力墙。抗震设计中，人们比较关注的的是地震作用整个过程中的最大反应。目前采用的结构地震反应分析方法主要有静力法、底部剪力法、振型分解法、动力时程分析、能量法、静力弹塑性分析法（Push－OverAnalysis）等方法[2][3][4]。1振型分解法7振型分解法是以反应谱理论为基础，是当前确定各类复杂结构地震反应的实用计算法。反应谱理论认为，结构可以简化为多自由度体系，多自由度体系的地震反应可以按振型分解为多个

6、单自由度体系反应的组合，每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱求得。其实质是采用了“地震荷载”的概念，从地震动出发求结构的最大地震反应，同时考虑了地面运动和结构的动力特性。振型分解中利用了振型的正交特性，把结构在地震作用下的复杂振动分解成为按各个振型独立振动的叠加，利用标准反应谱分别计算结构在各自振型下的地震效应，然后对各自振型下的地震效应进行组合，从而得到结构的整体地震效应[5][6]。对于不进行扭转藕联计算的结构，结构j振型i质点的水平地震作用标准值，按下列公式确定：(i=1,2…n,j=1,2…m)其

7、中：一j振型i质点的水平地震作用标准值；一相应于就j振型自振周期的地震影响系数；一振型i质点的水平相对位移；一j振型的参与系数。对于进行扭转藕联计算的结构，各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度。结构j振型i层的水平地震作用标准值，按下列公式确定：7；；；(i=1,2…n,j=1,2…m)其中：—分别为j振型i层的x方向、y方向和转角方向的地震作用标准值；—分别为j振型i层质心x、y方向的水平位移；—j振型i层的相对转角；—扭转的振型的参数—层半径,可取层绕之心的转动惯量除以该层质量的商的正二次

8、方根；2振型比较为了找出异形柱结构与矩形柱结构在振动方面的差异，本文采用在相同条件下（层高3米，跨度4.５米）,分别按常规模态分析计算，比较了四个阶段的振型，如图1所示：第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段图1振型比较Fig1comparisonofmode7对比表明：由于本文结构体系在Y方向整体刚度大于Z方向，因此，第1阶段振型均表现为在Y方向的纯平动振动，即Y向平动系数为1.0；相同条件下矩形柱框架结构比异形柱框