时程法与反应谱法在框架剪力墙结构隔震设计中的对比

作     者：刘康 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李志山

授予年度：2016年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：水平减震系数 框架剪力墙隔震结构 时程分析方法 反应谱折减法 

摘      要：随着土木工程学科的快速发展,工程师对建筑的安全和经济性的要求也逐渐提高。为改善结构的抗震性能,单方面地以加大构件的截面尺寸来提高建筑的刚度和耗能是不够合理的,也是不够经济的。近年来对许多实际项目震后观测表明,隔震建筑在高烈度区具有良好的抗震表现,从隔震结构的受力特点来讲,采用隔震措施将大大提高建筑的抗震能力。然而对于高层隔震建筑的设计,目前我国通常采用的设计方法是使用水平减震系数的反应谱折减法进行隔震设计,在计算水平减震系数β值时采用了中震时程分析法,然后用β值去折减上部结构地震影响系数,折减了上部所受的地震作用,计算采用的方法是振型叠加反应谱法,这种方法对工程应用方面来讲虽然简便,但由于这种方法没有直接将隔震层的非线性与上部结构联系起来计算,可能使得上部结构构件内力计算结果存在问题,并且由于反应谱法本身的局限性,对于高层建筑的高阶模态与长周期结构计算结果存在一定的误差。所以,本研究提出了完全基于中震时程的计算方法对高层隔震结构进行计算,同时采用了一栋框架剪力墙隔震结构的实际工程作为研究对象,对比了两种设计方法计算出的上部结构构件内力,从而找出了两种设计方法在构件内力计算层面的差异性与隔震支座对上部结构内力结果的影响。本文以框架-剪力墙隔震结构为例,针对时程分析方法与反应谱折减法对隔震结构的设计计算问题做了以下几点工作,内容如下:1.为验证模型的正确性,采用有限元计算软件(sap2000与Etabs)建立的抗震模型与隔震模型,将不同软件建立的同种结构体系模型质量、周期等指标都控制在5%之内。2.为了使用时程分析法进行隔震设计,本研究采用了一种选波以及确定波数目的方法。3.为了得出传统隔震设计方法使用的水平折减系数的不足之处,本研究选出一条人工波,在sap2000中将该人工波工况下单构件各个内力分量计算得出的β值与传统隔震设计方法算出来的β值进行对比。4.为了对比两种隔震设计方法对于单构件内力计算结果的差异性,本研究选择了20条人工波和3条天然波,将时程分析法与反应谱折减法计算的结果进行对比,对比了典型水平楼层构件和典型的全楼层竖向构件,内力计算软件采用的是sap2000,构件内力采用了Matlab程序调用sap2000 API获取,并进行数据分析。