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高层建筑静动力特性分析

高层建筑静动力特性分析1静动力分析振型叠加法属于线性分析手段,其思想是将振动方程所表示的物理参数坐标转换成模态坐标,之后利用振型的正交性,多组二阶微分方程解举行解耦。概括的是实现步骤:首先,求解系统的固有频率和模态振型;其次,将运动方程转换到模态空间;之后,求解一系列单自由度系统振动方程;最后,得到系统的物理响应。为了对布局整体举行一个定量的分析判断,保证布局的安好,第一要务是分析布局的自振特性,本文选用SAP2000软件对布局建模,举行模态分析,进而获取布局的根本性能参数(包括自振频率、周期、振型参与系数等),有助于我们对布局有一个定量分析。除此之外,模态分析是其他举行动力时程分析及谱分析的根基,因此模态分析是布局分析的关键步骤。本算例中,采用特征向量法举行模态分析。图1为布局的三维透视图。为了验证本算例的正确性及为后续分析做打定,对布局的模态分析输出参数值举行了分析议论。如表1所示,布局的第一阶频率是f=1.645Hz,根本周期为1.55s。对于第一阶振型,质量参与系数UY=0.8,UX,UZ=0说明布局的三个平动自由度相比,属于Y方向的平动,RX=0.9,这也是与UY相对应的,由于UY方向的平动绝大片面质量都是围着X轴的旋转,RY=0,RZ=0.48,是由于布局的约束是发生在XY平面上的,所以RZ代表布局的扭转自由度质量参与系数,因此得出布局的第一振型具有扭转特性。同理可以分析其次振型,UX=0.8,UY=0,UZ=0,RY=0.71,RZ=0可以得出其次振型以平动为主,同时带有确定的扭转。第三振型以扭转为主。判断布局地震撼力分析所采用的模态分析的质量参与要求,90%以上的水平质量的参与系数的限制,从表中可知通过SumUX,SumUY举行判断,从本算例分析中SumUX=96%,SumUY=97%,得志要求。

布局前六阶振型见图2。

2回响谱分析回响谱理论将时变动力问题转变为静力问题举行分析,本质上是一种拟动力问题分析。这样的优点是易于使设计工程师采纳。其步骤:首先,根据强震记录统计应用于抗震设计的地震撼回响谱;其次,对布局举行振型分解,求得各振型的最大回响值;结果,用适当的方法将各振型回响值结合起来求得布局的最大回响值。它不需要多条地震波举行繁杂计算。在SAP2000中的实现有两种形式,底部剪力法和振型分解回响谱法,考虑到此建筑的布局类型,宜采用振型分解回响谱法。本案例中振型组合采用CQC(CompleteQuadraticCombination)法。

3动力时程分析时程分析法本质依旧是通过对布局根本动力微分方程的求解来得到布局在动力荷载作用下布局的根本响应大小的方法,把动力荷载函数带入到布局运动微分方程,通过数值计算可以求解每一时刻的布局响应。相比于底部剪力法和振型分解回响谱法最大的优点每一时刻都能计算布局和构件的响应和内力。当作用于猛烈的地震鼓舞时,布局的某些构件可能屈服进而达成塑性,根据刚度的变化,直接获取结构在弹塑性阶段的各种变形和内力值。时程分析法是高层建筑布局抗震设计的一种补充计算,利用时程分析对布局可以举行非弹性地震分析的优势,可以弥补底部剪力法和振型分解回响谱的缺乏,检验计算结果。3.1地震波选取建筑物的地震回响不仅与地震的峰值加速度有关,而且与地震的持续时间、场地土性质、地震的卓越周期、建筑物的位置和外形有紧密的关系。模范规定,“采用时程分析法时,理应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线”[4]。文献[7]对地震波的选取做了细致的介绍,概括的选取准那么不在此论述。

3.2分析方法及步骤SAP2000布局分析软件中,时程分析的积分方式分为模态积分和直接积分两种,模态积分利用布局不同的模态积分求解获得布局总响应值。直接积分的本质是在一系列时间间隔范围内求解微分方程。在SAP2000中时间积分方法的选择是通过其他参数区域时间积分参数的定义来完成的。本算例采用直接积分法,使用程序中默认的Hiber-HugesTaytor方法。760节点时程轨迹输出见图3,25节点回响谱曲线输出见图4。由表2可以看出,在X方向的地震作用下,一层的X方向的层间位移最大为69.15mm。推断可知,底层为其薄弱层,要巩固一层柱的整体抗力。4结语1)通过SAP2000软件对钢筋混凝土框架布局建立三维模型,对建立步骤举行细致的介绍,模型布局较好的反映出实际动力特性,为高层布局的抗震性能研究供给了一种有效的途径。2)文中

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