非线性动力反应分析

1、目录第一章 采用底部剪力法分别计算一榀平面和三维整体框架的地震内力21.1 底部剪力法计算B轴线一榀平面框架的地震内力21.11 重力荷载代表值的计算21.12 框架的侧移刚度和基本周期41.13 各楼层的水平地震作用力和剪力71.2 底部剪力法计算三维整体结构时B轴框架的地震内力13 1.21 重力荷载代表值的计算13 1.22框架的侧移刚度和基本周期15 1.23各楼层的水平地震作用力和剪力171.3三维整体结构与一榀平面框架在地震作用时内力对比图21第二章 采用SAP2000程序计算结构朝X方向的前五阶振型和周期242.1沿X方向的前五阶振型及其周期28第三章 采用振型分解法计算B轴框架

2、中产生的地震内力293.1计算水平地震作用力293.2地震作用下各振型相应的柱子的剪力 313.3地震作用下各振型相应在B轴框架的内力 323.4采用平方和开平方求B轴框架的最大的反应 343.5振型分解法和底部剪力法求解三维整体结构时B轴框架的内力对比图 411.1采用底部剪力法计算B轴线一榀平面框架的地震作用和地震内力1.11重力荷载代表值的计算,为组合值系数,为活载标准值恒载标准值：本设计无填充墙，混凝土的容重为,为了计算方便，构件的重叠区的质量将被重复计入，板：0.12×25=3 次梁：0.3×0.45×25=3.375主梁：0.3×0.5

3、15;25=3.75 柱子：0.5×0.5×25=6.25剪力墙 0.2×25=5各楼层的恒载：FL1：FL2: FL2=FL3=FL4=FL5=FL6FL7:各楼面活载：各楼面活荷载标准值为2.0，不上人屋面活荷载标准值为0.5，FL1:6×17×2=204FL2=FL3=FL4=FL5=FL6FL7: 6×17×0.5=51楼面的活荷载组合值系数为0.5，屋面的活荷载组合值系数0，各质点重力荷载代表值：1.12 B轴线框架侧移刚度和基本周期的计算B轴线梁柱线刚度计算：有现浇楼面的梁，考虑楼板的作用，两边有楼板， ，梁的线

4、刚度层数梁位置跨度截面砼强度等级 及弹模矩形截面惯矩梁的线刚度67轴线1-2和3-460.003130.0062633900轴线2-350.003130.006263760015轴线1-2和3-460.003130.0062633900轴线2-350.003130.0062640700柱的线刚度层号砼强度等级及弹模截面层高惯性矩柱的线刚度6-73.00.00521521002-53.00.005215210013.750.0052152100B轴线框架的总刚度层数边柱D值中柱D值762-51 能量法计算结构的基本周期层号7648.00.00740.2852184.81052.7086877.5

5、0.01700.2778243.77067.7195877.50.03020.2608228.85259.6854877.50.04120.2306202.35246.6623877.50.05220.1894166.19931.4782877.5 0.0633 0.1372120.39316.518 1909.375 0.0739 0.073967.203 4.9665944.8750.28521213.579279.736 1.13各质点水平地震作用力和各楼层地震剪力值抗震设防为8度，三类场地，设计地震分组为一组。，故需考虑顶部附加地震作用，各层的地震剪力为 柱的剪力层数层剪力边柱D值中柱

6、D值边柱剪力中柱剪力7107.121.602.768.7219.6633.906190.751.662.849.0035.1860.195261.001.742.247.9657.0573.454317.871.742.247.9669.4889.453361.361.742.247.9678.99101.692391.471.742.247.9685.57110.161408.801.752.278.0488.98115.42反弯点高度层数边柱中柱层高修正后边柱的反弯点高度修正后中柱的反弯点高度73.000.901.1463.001.201.3553.001.351.4143.001.351

7、.4133.001.50 1.5023.001.651.5013.752.632.33柱弯矩的计算：柱弯矩的计公式为，其中，V为该柱对应的剪力，h为该柱反弯点的高度。梁弯矩的计算：梁弯矩的计算如下面两图所示：梁剪力的计算：梁剪力的计算公式为：，其中分别为梁左、右两端的弯矩值。柱轴力的计算：柱轴力的计算如下面两图所示：一榀平面B轴框架弯矩图 一榀平面B轴框架剪力图 一榀平面B轴框架轴力图1.2采用底部剪力法计算三榀框架的三维整体结构时，B轴线中产生的地震作用以及地震内力1.21重力荷载代表值的计算,为组合值系数,为活载标准值恒载标准值：本设计无填充墙，混凝土的容重为,为了计算方便，不同构件的重叠

8、区的质量将被重复计入，板：0.12×25=3 次梁：0.3×0.45×25=3.375主梁：0.3×0.5×25=3.75 柱子：0.5×0.5×25=6.25剪力墙 0.2×25=5各楼层的恒载标准值：FL1：FL2: FL2=FL3=FL4=FL5=FL6FL7:活载标准值：各楼面活荷载标准值为2.0，不上人屋面活荷载标准值为0.5，FL1:16×17×2=544FL2=FL3=FL4=FL5=FL6FL7:16×17×0.5=136各楼层重力荷载代表值：楼面的活荷载组合

9、值系数为0.5，屋面的活荷载组合值系数0，各面重力荷载代表值，1.22 ABC轴线三榀框架总侧移刚度和整个结构基本周期A轴B轴和C轴这三榀框架的性质相同，同样有现浇楼面的梁，考虑楼板的作用，两边有楼板， ，ABC三轴的梁柱刚度一样，三榀框架的总刚度层数边柱D值中柱D值762-51能量法计算结构的基本周期层号71654.5000.00630.2523417.43105.3262219.0000.01430.2460545.87134.2952219.0000.02550.2317514.14119.1342219.0000.03480.2062457.5694.3532219.0000.0441

10、0.1714380.3465.1922219.000 0.0534 0.1273282.4835.96 12292.125 0.0739 0.0739169.3912.5215041.6250.25232767.21566.761.23各质点水平地震作用力和各楼层地震剪力值抗震设防为8度，三类场地，设计地震分组为一组。，故需考虑顶部附加地震作用，各层的地震作用剪力为 ABC轴线三榀框架柱的剪力层数层剪力边柱D值中柱D值边柱剪力中柱剪力7283.431.602.7626.1617.3429.906507.231.662.8427.0031.1953.355695.221.742.2423.885

11、0.6665.214847.401.742.2423.8861.7579.493963.781.742.2423.8870.2390.4021044.351.742.2423.8876.1097.9611090.591.752.2724.1279.13102.64 ABC轴线三榀框架柱的反弯点高度层数边柱中柱层高修正后边柱的反弯点高修正后中柱的反弯点高度73.000.901.1463.001.201.3553.001.351.4143.001.351.4133.001.501.5023.001.651.5013.752.632.33柱弯矩的计算：柱弯矩的计公式为，其中，V为该柱对应的剪力，h为

12、该柱反弯点的高度。梁弯矩的计算：梁弯矩的计算如下面两图所示：梁剪力的计算：梁剪力的计算公式为：，其中分别为梁左、右两端的弯矩值。柱轴力的计算：柱轴力的计算如下面两图所示：1.24 三维整体结构与一榀平面框架在地震作用时内力对比图三维整体结构时B轴框架弯矩图 一榀平面框架时B轴框架弯矩图三维整体结构时B轴框架剪力图 一榀平面框架时B轴框架剪力图三维整体结构时B轴框架轴力图 一榀平面框架时B轴框架轴力图20采用SAP2000计算该结构沿向X方向的前五阶振型和相应的周期 材料属性 框架截面属性 面截面属性 荷载模式 1-6层的楼面活荷载（屋面无活荷载） 定义质量源 设置分析选项 运行分析2.1沿X方

13、向的前五阶振型及其周期沿X方向的前五阶振型分别为MODAL1 , MODAL2，MODAL3，MODAL6，MODAL11，相应的振型和周期如下：,，前五阶的标准振型如下：,3取电算朝X方向的前三阶振型计算结构内力3.1计算水平地震作用力由由得：第一振型下在各质点水平地震作用力为：第二振型下在各质点水平地震作用为力：第三振型下在各质点水平地震作用力为：3.2地震作用下各振型下各层的剪力第一振型在地震作用下各层的剪力第二振型在地震作用下各层的剪力第三振型在地震作用下各层的剪力 3.3地震作用下B轴框架在各振型下的内力第一振型下的柱的剪力分配层数层剪力边柱D值中柱D值边柱剪中柱剪7160.781.

14、602.7626.169.8316.966365.421.662.8427.0022.4738.445550.221.742.2423.8840.0951.614707.421.742.2423.8851.5566.363830.121.742.2423.8860.4977.872912.061.742.2423.8866.4685.551952.821.752.2724.1269.1389.67第二振型下的柱的剪力分配层数层剪力边柱D值中柱D值边柱剪力中柱剪力7-122.571.602.7626.16-7.50-12.936-218.901.662.8427.00-13.46-23.035-

15、218.901.742.2423.88-15.95-20.534-128.491.742.2423.88-9.36-12.05314.361.742.2423.881.051.352152.771.742.2423.8811.1314.331236.481.752.2724.1217.1622.26第三振型作用下的柱的剪力分配层数层剪力边柱D值中柱D值边柱剪力中柱剪力768.831.602.7626.164.217.26668.831.662.8427.004.237.245-8.531.742.2423.88-0.62-0.804-79.241.742.2423.88-5.77-7.433-

16、71.861.742.2423.88-5.24-6.7426.511.742.2423.880.470.61181.461.752.2724.125.917.673.4采用平方和开方的方法（SRSS）估计体系的最大反应通过随机振动理论，采用平方和开方的方法（SRSS）估计体系最大反应可获得较好的结果 ，即 。 柱的剪力楼层第一振型第二振型第三振型SRSS法边柱9.83 -7.50 4.21 13.06 中柱16.96 -12.93 7.26 22.53 边柱22.47-13.46 4.23 26.53 中柱38.44 -23.03 7.24 45.39 边柱40.09 -15.95 -0.62

17、 43.15 中柱51.61 -20.53 -0.80 55.55 边柱51.55 -9.36 -5.77 52.71 中柱66.36 -12.05 -7.43 67.85 边柱60.49 1.05 -5.24 60.73 中柱77.87 1.35 -6.74 78.17 边柱66.46 11.13 0.47 67.39 中柱85.55 14.33 0.61 86.74 边柱69.13 17.16 5.91 71.47 中柱89.67 22.26 7.67 92.71 柱端弯矩振型楼层第一振型第二振型第三振型SRSS叠加边柱下端8.85 -6.75 3.79 11.76 上端20.64 -15

18、.75 8.84 27.43 中柱下端19.33 -14.74 8.28 25.68 上端31.55 -24.05 13.50 41.91 边柱下端26.96 -16.15 5.08 31.84 上端40.45 -24.23 7.61 47.76 中柱下端51.89 -31.09 9.77 61.27 上端63.43 -38.00 11.95 74.90 边柱下端54.12-21.53 -0.84 58.25 上端66.15 -26.32 -1.02 71.20 中柱下端72.77-28.95 -1.13 78.33 上端82.06 -32.64 -1.27 88.32 边柱下端69.59-1

19、2.64 -7.79 71.16 上端85.06 -15.44 -9.52 86.97 中柱下端93.57 -16.99 -10.48 95.68上端105.51 -19.16 -11.81 107.88 边柱下端90.74 1.58 -7.86 91.09 上端90.74 1.58 -7.86 91.09 中柱下端116.81 2.03 -10.11 117.26 上端116.812.03 -10.11 117.26 边柱下端109.66 18.36 0.78111.19 上端89.72 15.03 0.63 90.97 中柱下端128.33 21.50 0.92 130.12 上端128.

20、33 21.50 0.92 130.12边柱下端181.81 45.13 15.54 187.97 上端77.43 19.22 6.62 80.05 中柱下端208.93 51.87 17.87 216.01 上端127.33 31.61 10.89 131.65 梁的剪力 振型楼层 第一振型第二振型第三振型SRSS法边梁5.83 -4.45 2.50 7.75 中梁6.88 -5.25 2.94 9.14 边梁14.49 -9.16 3.43 17.48 中梁18.06 -11.51 4.41 21.87 边梁24.17 -11.91 1.32 26.98 中梁29.22 -13.90 1.

21、86 32.41 边梁36.20 -9.81 -2.71 37.60 中梁38.90 -10.50 -2.82 40.39 边梁42.66 -2.98 -4.17 42.97 中梁45.90 -3.26 -4.49 46.23 边梁48.65 4.55 -1.90 48.90 中梁53.48 5.13 -2.00 53.76 边梁50.55 10.29 2.13 51.63 中梁55.78 11.59 2.58 57.03 柱的轴力 振型楼层第一振型第二振型第三振型SRSS叠加边柱5.83 -4.45 2.50 7.75 中柱1.05 -0.8 0.44 1.39 边柱21.57 -13.61

22、 5.93 26.19 中柱0.36 -3.15 1.42 3.47 边柱45.74 -25.52 7.25 52.88 中柱5.41 -5.14 1.96 7.72 边柱81.94 -35.33 4.54 89.35 中柱8.11 -5.83 1.85 10.16 边柱124.60 -40.01 0.37 130.87 中柱11.35 -6.11 1.53 12.98 边柱173.25 -35.46 -1.53176.85 中柱16.18 -5.53 1.43 17.16 边柱223.80 -25.17 0.6 225.21 中柱21.41 -4.23 1.88 21.90 梁端弯矩楼层 振

23、型楼层第一振型第二振型第三振型SRSS叠加边梁左端20.64 -15.75 8.84 27.43 右端14.34 -10.93 6.14 19.05 中梁端部17.21 -13.12 7.36 22.86 边梁左端49.30 -30.98 11.40 59.33 右端37.62 -23.97 9.20 45.55 中梁端部45.14 -28.77 11.03 54.65 边梁左端93.11 -42.47 4.06 102.42 右端60.89 -28.97 3.86 67.54 中梁端部73.06 -34.76 4.64 81.04 边梁左端139.18 -36.97 -10.36 144.38 右端81.04 -21.87 -5.88 84.14 中梁端部97.24 -