平面不规则隔震结构的弹塑性时程分析

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目前在实际工程中对隔震结构进行设计时,大多是假定楼板平面内刚度无限大,亦不考虑上部结构的弹塑性,实际上在罕遇地震作用下,上部结构的部分构件可能会进入塑性,对于平面不规则结构,其楼板也可能会进入塑性。本文以某采用隔震技术的L形实际工程为例,考虑上部结构各构件的弹塑性,对其进行研究,主要工作如下:(1)针对某楼板影响较大的小跨结构,分别建立模型A、模型B,前者按现行规范近似考虑楼板对框架梁的刚度影响,后者按实际情况计入梁、板、柱单元的截面和配筋,对其进行对比分析研究。(2)根据工程中梁、板、柱单元的实际截面和配筋建立SAP2000分析模型,选取符合规范要求的三条地震波,考虑三向地震作用,对其进行动力弹性、弹塑性时程分析。(3)按上部结构简化设计方法建立SAP2000分析模型进行动力弹塑性时程分析,与考虑隔震支座的真实模型进行对比分析研究。论文主要研究成果如下:(1)对于小跨框架结构,现行规范中建议的梁刚度放大系数可能偏小;在强震作用下,楼板配筋对框架结构的塑性铰分布模式和抗震性能均有较大影响,总体不利;工程抗震分析和研究中应根据实际情况考虑楼板配筋的影响;在框架梁的配筋设计中应避免较计算结果超配筋现象,可能情况下可进行适当折减。(2)隔震后,结构各楼层的剪力系数随着楼层的增加均匀增大,且增幅较小,平均不超过10%;在小震、中震、大震作用下结构顶层加速度峰值分别为输入地震波峰值的64%、43%、38%,随着地震强度的增加,减震效果提高。(3)隔震后,结构在中震作用下层间位移角最大值为1/558,未出现塑性铰,处于弹性状态,在大震作用下层间位移角最大值为1/216,上部结构包括隔震层的部分构件进入塑性屈服状态,塑性铰主要集中在吸收地震力较多的边框架梁端,设计中应对其加强,在隔震层的设计中应对梁的刚度和配筋同时进行放大。(4)大震作用下,依据上部结构简化方法设计的简化模型与考虑隔震支座的真实模型相比,层间剪力、除隔震层外的层间位移以及顶层加速峰值均为隔震模型的2.2倍左右,并随着楼层的增加结构响应增大;简化模型中的塑性铰较隔震模型明显增多,塑性程度高,且有柱破坏的现象,隔震模型的上部结构基本保持完好,仅部分构件进入塑性,说明对于平面不规则隔震结构,现行的上部结构简化设计方法较为安全,且有很大的安全储备空间,可对上部结构进行简化设计。(5)在罕遇地震作用下,隔震模型与简化模型楼板在地震波加速度峰值时刻均未进入塑性;隔震模型楼板的峰值应力较简化模型楼板的应力峰值大,尽管简化模型的层间位移较隔震模型大,但楼板峰值应力的对比结果却恰恰相反,由此可见,在对平面不规则隔震结构进行设计时,对楼板的要求可适当降低,但应高于采用简化方法时楼板的设计要求。
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