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    基于Pushover方法對某L形鋼混結(jié)構(gòu)抗震影響因素分析

    2015-05-30 09:31:07宗琪柴智
    科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年31期

    宗琪 柴智

    摘 要:談到抗震,我們通常想到結(jié)構(gòu)設(shè)計所遵循的三個原則,“小震不壞、中震可修、大震不倒”。對于小震和中震來講,通常只需考慮結(jié)構(gòu)彈性變形范圍內(nèi)的變化。而對于罕遇地震,我們也要考慮彈塑性范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)的抗震性能,這也是我們通常結(jié)構(gòu)設(shè)計中面臨的難點。文章主要采用了某個L形鋼混結(jié)構(gòu)實例,用Midas/gen軟件進行分析,通過Pushover分析方法來探究柱截面、梁截面、結(jié)構(gòu)高度等因素對于結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震性能的影響。

    關(guān)鍵詞:Pushover;性能點;塑性鉸

    1 工程概況

    該工程是位于山東的某辦公樓,共六層,結(jié)構(gòu)高度21.6m。是一不規(guī)則L形鋼混結(jié)構(gòu)。柱截面為500mm*500mm,梁截面為250mm*650mm,混凝土等級C30。設(shè)計地震分組為兩組,地震設(shè)防烈度為7(0.1g)度,場地類別為II類,框架抗震等級為三級。

    本次分析采用Midas/gen[1]2014版本,結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

    圖1

    2 罕遇地震下抗震影響因素分析

    在結(jié)構(gòu)抗震方面,??紤]“強柱弱梁”,通過梁的塑形變形來吸收地震能量,給人們充分的預(yù)警。因此,文章將會通過改變梁柱的截面尺寸和結(jié)構(gòu)高度[2],分別研究該L形框架結(jié)構(gòu)在大震下的彈塑性抗震性能,進行對比分析。

    模型1為原結(jié)構(gòu)模型,模型2柱截面長寬均增加50mm為550mm,模型3柱截面長寬均減小50mm為450mm,模型4梁截面高度增加50mm為700mm,模型5梁截面高度減小50mm為600mm,模型6結(jié)構(gòu)增加4層,結(jié)構(gòu)高度為36m。

    2.1 性能點對比分析

    需求譜曲線是將標準的加速度反應(yīng)譜(Sa-T 譜)轉(zhuǎn)換為ADRS格式。定義 7度(0.10g)罕遇地震下的需求譜。Midas/gen可以建立結(jié)構(gòu) 5%阻尼設(shè)計反應(yīng)譜并轉(zhuǎn)換成ADRS 格式,并將能力譜與Sa-Sd反應(yīng)譜繪制在一起,兩譜的交點即為性能點。6個結(jié)構(gòu)模型罕遇地震性能點(Sa,Sd)數(shù)據(jù)均能找到,如表1所示。

    通過對比,隨著梁的截面增加,性能點位移減小,明顯減小了的性能點的位移,說明增大梁的截面不僅增強結(jié)構(gòu)的在彈性變形的剛度,對于罕遇地震下的彈塑性變形,也起到不小的作用。再看模型2和3,對比1得,隨著柱子截面高度增加,底部剪力越大,但是性能點位移差距不大,說明改變柱子截面不如梁截面對性能點最大位移影響明顯。

    同時,我們發(fā)現(xiàn)譜的加速度越大,等效周期越短。譜的位移與等效位移,沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系。

    2.2 結(jié)構(gòu)的屈服機制分析

    本次模擬選擇Y方向推覆,來分析一下此L形框架結(jié)構(gòu)的屈服機制,6個結(jié)構(gòu)模型在罕遇地震性能點處的塑性鉸發(fā)展情況進行對比,以分析罕遇地震下抗震性能的影響,如圖2所示。

    圖2 各個模型性能點處塑性較發(fā)展情況

    對比可知,前三個模型的塑性鉸有大量鉸進入“B階段”,分別占有比例10.8%、8.8%、10.9%。說明在罕遇地震作用下,對于此框架結(jié)構(gòu),改變柱子截面尺寸,一定程度會對塑形鉸的發(fā)展有影響,即截面增大塑性較發(fā)展慢、截面減小塑性較發(fā)展較快,但是變化影響不顯著。但是梁截面增加或減小與柱子變化相反,分別為14.5%和8.6%,相對柱子變化明顯。

    把結(jié)構(gòu)模型在性能點處的塑性鉸發(fā)展情況進行對比可知,與模型1相比,模型6的塑性鉸有16.4%大量鉸進入“B階段”。說明在罕遇地震作用下,對于L形框架結(jié)構(gòu),增加建筑高度,增加塑形鉸的發(fā)展最明顯。

    3 結(jié)束語

    通過此L形框架結(jié)構(gòu),用pushover分析方法,研究了柱子截面、梁截面以及結(jié)構(gòu)高度對pushover分析結(jié)果的影響,得到以下結(jié)論。

    (1)增大柱子截面、減小梁截面、增加結(jié)構(gòu)高度,會增加性能點位移,不利于結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震位移。

    (2)柱截面增加,塑性鉸發(fā)展變慢;梁截面增加,塑性鉸發(fā)展加速,不利于抗震塑性較的發(fā)展。增加結(jié)構(gòu)高度,對于整體的塑性鉸開展,會起到明顯增加的作用,降低結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震性能。

    參考文獻

    [1]蔣玉川,傅旭彬,閻慧群,等.MIDAS在結(jié)構(gòu)計算中的應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.

    [2]唐劍維.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)Pushover分析[D].青島:青島理工大學(xué),2014.

    作者簡介:宗琪(1991-),男,漢族,山東濱州人,碩士研究生在讀,主要從事建筑結(jié)構(gòu)方向研究工作。

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