工程抗震论文

基于Seismostruct的框架结构抗震分析

秦篁

（湘潭大学土木工程与力学学院，湖南湘潭411105）

摘要：介绍了应用 Seismostruct 对框架结构进行时程分析法和反应谱分析法的具体的建模及分析要点，通过对框架结构的加速度反应谱、顶点位移图和滞回曲线的分析，以及后处理的数据分析结果可以看出，运用 Seismostruct 分析抗震分析的正确性及可靠性都是可以保证的，为研究人员运用 Seismostruct 进行更为复杂的分线性分析工作奠定了基础。

关键词：时程分析法，地震波，反应谱

based on Seismostruct of Frame structure seismic analysis

qin huang

（School of Civil Engineering and Mechanic，Xiangtan University，Xiangtan 411105）Abstract：This paper introduces the application of Seismostruct frame structure for time history analysis and response spectrum analysis of concrete modeling and analysis o f main points, through the stress nephogram of frame structure,displacement nephogram and acceleration analysis of the cloud, and the post-processing of the data analysis results can be seen that using Seismostruct seismic analysis of validity and reliability can be guaranteed, as the researchers use Seismostruct for more complex linear analysis work laid the foundation

Key words：time history analysis method，seismic wave ,response spectrum

1引言

我国许多重要的城市如成都、兰州、西宁、乌鲁木齐和海城等均位于断层附近。近场地震动的破坏作用在近年来的几次大的地震中都有所表现,对所获得记录的研究发现,这种断层附近的地震动时常伴随有较快的速度和位移脉冲。这几次地震已经突出了近场地震动对位置接近断层的建筑物和生命线工程的重要性,鉴于此,目前许多学者开始关注近场地震动本身的性质以及其对结构的影响。以近场地震动的脉冲特性为出发点,对比了近场脉冲型地震动和远场地震动作用下钢筋混凝土框架结构的反应,建议了在近场环境中可以用来估计结构破坏程度的地震动参数。

最近几次大地震 ,即美国Northridge地震 (1994, 1, 17)、日本Kobe地震(1995, 1, 16)、中国台湾集集(Chi- Chi)地震(1999, 9, 21)给人类社会带来重大财产损失和人员伤亡 ,引起工程界对地震工程各方面进行重新认识和思考。由于这几次地震造成破坏的广泛性和特殊性 ,关于震害的合理解释必须首先识别这几次地震与历史上其它地震的不同之处。这几次地震的最显著特点之一是 ,地震发生地点距城市市区很近 ,而且这种近断层地震动具有明显的长周期速度和位移脉冲运动 ,这是城区地震烈度很高的原因之一。近几年 ,近断层地震动的特征和近断层地震动作用下工程结构的地震反应及抗震设计成为工程地震学、抗震工程学领域关注和重视的两个课题。结构隔震技术是一种发展较快的地震防护技术 ,在土木工程中得到了较大规模的应用。隔震结构在远震场地减震效果良好,但是近断层地震动的明显的长周期速度和位移脉冲运动可能对隔震建筑等长周

期结构的抗震性能和设计带来不利影响,需要深入探讨。

2，抗震时程分析

时程分析法是对结构动力方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。时程分析法将地震波按时段进行数值化后，输入结构体系的振动微分方程，采用直接积分法计算出结构在整个给出各个时刻各个杆件的内力和强震时域中的振动状态全过程变形

2.1输入实际地震记录（选波）

图1（代号ChiChi地震加速度反应谱)

图2 (代号Friuli地震加速度反应谱)

2.2数值分析模型

图3 Seismo模型

本文采用的一榀单跨五层框架钢筋混凝土结构，模型简图如图一，跨度为4ｍ，高度为3ｍ。主要参数为：框架柱为固接的矩形截面400ｍｍ*500ｍｍ，框架梁600ｍｍ*250ｍｍ*1000*150*150*375，在输入单向地震波时在地面两个节点同时施加x y z rx ry rz方向约束，其余每个节点都施加y z rx ry rz的约束。施加的地震波为Friuli and Chichi两列波，分别加载地震波作用时时只在X 方向输入上述地震波。地震波的频率范围0.1-30Hz。从地震波如图一和图二中我们可以看出地震在作用40s以后，地震波的作用趋于平缓，所以我选取了0-40s的地震波。

2.3数值分析结果

图4.Friuli波作用下n116相对于n111的节点相对位移图

图5.Chichi波作用下n116相对于n111的节点相对位移图

图6.Friuli波作用下相对时程曲线

图7.Chichi波作用下相对时程曲线

图8.Friuli波作用下的滞回曲线

图9.ChiChi_波滞回曲线

3分析结果

比较Chichi地震波和Friuli地震波作用同一模型下得出的关于，n116相对于n111的节点相对位移，相对时程曲线，滞回曲线，分析结果等，可以得出以下结论:

在结构的抗震设计中，竖向地震波对结构的影响作用力较小，可以不考虑。所以在本文中我只讨论了一个方向的地震作用对结构的影响。地震作用调整系数与结构设计地震作用直接相关，我们知道由于结构在水平两个方向分量（X方向和Y方向）的地震波是随机的，这里取得是加速度最大值归一后依据抗震规范双