研究成果

多维地震作用下偏心结构楼板谱分析

发布时间:2015/2/4阅读次数:2189次

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摘 要:利用SIMULINK 仿真工具对水平双向地震输入下偏心结构的楼板谱进行了计算,研究了影响楼板谱变化的几个重要参数,最后对现行抗震设计规范中楼板谱计算的SRSS(Square Root of the Sum of Squares)方法进行了分析,并指出了它的不足。研究结果表明:改变附属结构质量楼板谱峰值区域会有显著的变化,调谐频率处楼板谱变化最明显,地震动卓越频率处楼板谱变化相对较小;改变偏心结构和附属结构阻尼比都会引起楼板谱的变化,但是二者影响的效果不同;附属结构所在楼层和层内位置的改变,使楼板谱发生变化;偏心结构偏心距对楼板谱有较复杂的影响;规范楼板谱在非峰值区域比较精确,在峰值区域存在较大误差,当偏心结构在地震作用下不同方向耦合效应明显时,规范楼板谱在非峰值区域也存在一定的误差。

关键词:偏心结构;楼板谱;时程分析;多维地震;SIMULINK

结论
    本文利用SIMULINK 工具建立了仿真模型,分析了附加于偏心结构上附属结构在水平双向地震动输入情况下的响应,给出了楼板谱的时程解,并研究了楼板谱的几个重要影响参数,最后指出了
规范中楼板谱求解方法的不足。关于多维地震动输入下偏心结构楼板谱,本文得到的结论如下:
(1) 附属结构质量的变化对楼板谱峰值点区域有显著的影响。调谐频率峰值点对应的楼板谱随着质量的增加而显著降低。同时,地震动频率对应的峰值点也随着质量增加而降低,但是变化不大。
(2) 阻尼比是影响楼板谱的一个重要因素。偏心结构和附属结构阻尼比的改变都对楼板谱曲线有显著影响,但是二者影响的效果不同。偏心结构阻尼比增大,楼板谱各点谱值均减小,谱线形状维持不变;附属结构阻尼比增大,楼板谱曲线只是在峰值点附近明显降低,非峰值点区域变化不大。
(3) 附属结构所在楼层和层中位置的改变,都会使楼板谱曲线发生变化。楼层越高响应越大,楼板谱谱值也越大;同一楼层中不同位置的楼板谱曲线也不相同。设一条X 向楼板谱,与其垂直的方向为Y 向,从本文可知,随着楼板谱所在位置与重心在Y 向上的距离越远,谱值越大;对于两个不同位置处的X 向楼板谱,当位置连线与X 向平行时,它们在非峰值点区域吻合较好,在峰值点附近差异较大。
(4) 偏心距对楼板谱有重要的影响。随着偏心距变化,偏心结构动力响应的变化规律比较复杂[10],相应的,楼板谱曲线与偏心距之间也存在一个复杂的关系。
(5) 规范楼板谱适用于偏心结构各个方向运动的耦合程度不是很高的情况,它在非峰值区域比较精确;当偏心结构的动力响应X 方向与Y 方向有明显耦合时,规范方法给出的楼板谱在非峰值区域内存在一定的误差,大概维持在20%左右。此外,不管偏心结构各个方向运动的耦合程度大小,规范楼谱在峰值区域均存在较大误差,往往可以达到1倍甚至几倍。在实际工程中,常常多采用规范楼板谱的非峰值区域谱值,通过调整附属结构的基本自振频率,尽量使其避开规范楼板谱误差较大的峰值区域。