高层框剪结构SAP2000建模及计算报告

高层框剪结构SAP2000建模及计算报告

1 建模过程必要参数设置及说明

1.1 分析对象介绍

（1）结构形式：框架-剪力墙；

（2）结构层高：4.5m；

（3）结构层数：20层，结构总高：90m；

（4）材料：混凝土采用C30，纵筋采用HPB400，箍筋采用HPB300；

（5）单元类型选择：梁和柱采用梁柱单元，楼板采用壳-薄壳单元，剪力墙采用壳-非线性分层壳；

单元参数设置：立柱：500mm×500mm，梁：600mm×300mm，剪力墙厚度300mm，楼板厚度100mm。

1.2 几何模型参数

（1）结构平面图如图1所示。

图1框架剪力墙各层平面布置图

（2）梁柱截面尺寸和所选择的单元类型，建模过程中所定义的单元实常数如下表1所示：

表1 单元实常数表

单元类型

实常数编号单元类型

截面面积（m2）l Z (m4)l y (m4) 高度（m）宽度（m）

1 柱0.25 0.005

2 0.0052 0.50 0.50

2 梁0.18 0.0054 0.00135 0.6 0.3

厚度（m）

3 板0.1

4 剪力墙0.3

1.3 SAP建模

图2 X-Y平面@Z=4500mm

图3 3维模型

2 结果分析

2.1 模态分析

2.1.1求模型的前六阶自振频率和周期。

表2 模型的前六阶自振频率和周期

类型

分析类型分析阶数周期频率角频率特征值单位s s-1 rad/s rad2/s2

模态Mode 1 1.892431 0.52842 3.3202 11.024 Mode 2 1.561719 0.64032 4.0232 16.187 Mode 3 1.508159 0.66306 4.1661 17.357 Mode 4 0.46633 2.1444 13.474 181.54 Mode 5 0.38717 2.5828 16.228 263.36 Mode 6 0.353476 2.829 17.775 315.97

2.1.2求模型的前六阶振型。

图4 结构第一阶振型

图5结构第二阶振型图6结构第三阶振型

2.2 静力分析

2.2.1反应谱组合工况

依据《建筑抗震设计规范》的相关规定，将结构构件的地震作用效应和其他荷载效应进行组合，中国规范下地震作用效应和其他荷载效应的组合如下：

（1）1.2恒荷载+1.4活荷载

（2）1.2恒荷载+1.4风荷载

（3）1.2恒荷载+1.4活荷载+0.84风荷载

（4）1.0恒荷载+0.98活荷载+1.4风荷载

2.2.2最大静力作用下结构变形图

图7 最大静力作用下结构变形图

2.3 反应谱分析

本地区的抗震设防烈度为7度。其参数设置如下：

图8 参数设置

2.3.1反应谱组合工况

依据《建筑抗震设计规范》的相关规定，将结构构件的地震作用效应和其他荷载效应进行组合，中国规范下地震作用效应和其他荷载效应的组合如下：

（1）1.2恒荷载+0.6活荷载+1.3地震作用

（2）1.2恒荷载+0.5活荷载+1.3地震作用+0.28风荷载

2.2.2 反应谱工况下结构变形图

图9 反应谱工况下结构的变形图

2.3.3 反应谱工况下结构层间位移、位移角

采用SAP2000对结构进行反应谱分析，所得结构层间位移及层间位移角分别见下表3。

表3 反应谱工况下结构的层间位移和位移角

2.4 多遇地震作用下的时程分析

本例题研究在运用SAP2000对结构进行时程分析时选取了tianjinEW波进行计算。tianjinEW 特性：峰值为-104.18，时间间隔为0.01s，持续时间为19.19s。

图8 tianjinEW函数图表

2.4.1时程组合工况

依据《建筑抗震设计规范》的相关规定，将结构构件的地震作用效应和其他荷载效应进行组合，中国规范下地震作用效应和其他荷载效应的组合如下：

（1）1.2恒荷载+0.6活荷载+1.3多遇地震作用

（2）1.2恒荷载+0.5活荷载+1.3多遇地震作用+0.28风荷载

2.4.2时程工况下结构变形图

图10 多遇地震时程分析工况下结构的变形图

2.4.3多遇地震时程分析工况下结构的层间位移、位移角

采用SAP2000对结构进行时程分析，所得结构层间位移及层间位移角分别见下表4。

表4多遇地震时程分析工况下结构的层间位移、位移角