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高层建筑结构在竖向地震作用下的时程分析K]由楼面梁的刚度矩阵[K,1.对号人座组集而成,端点为k,/的梁,其刚度矩阵为:
1 1+β 1+β [K].= 12EI L3 1 1 1+β 1+β 12μE1
{w}={{w}1,{w}2…{w}m+1}
对已知的地面运动加速度记录{2},可以用B法求解方程(12),从而求得地震过程中 各个反应值。
按上述分析方法,编制了用于微机的程序DYNA5。 DYNA5由程序DYNA51及DYNA52组成,DYNA51形成竖向刚度矩阵[K]; DYNA52进行时程分析计算。 一般情况下,输入各串质点系的地面运动最大加速度4max均相同;为了进行不同相位的 振动影响研究,程序也可以充许各串输入的最大加速度各不相同。
四、关于分层模型适用条件的讨论
正如图56所示,一般情况下分层模型不适用于竖向地震力作用下的时程分析。只有当同 一楼层中,各竖向结构的竖向位移都相等时,分层模型的计算结果才能与实际结构相符。这
采用考虑梁刚度的分析模型与之对比,由两者的偏差可以看出层 算了七个实例,其层刚度均为1.2×108kN,层质量均为200t(表1)
就要求结构应具备下列条件之一: 1.各竖向结构承受的重力荷载与截面面积 之比(即应力值)应相等或基本相等; 2.横梁的刚度足够大,可以使同一楼层竖 向位移基本相同。 为此,我们研究一个四柱、10层的框架 (图8),讨论当梁柱刚度以及重力荷载不同 的情况下,动力时程分析的结果。 分层模型为10质点体系,每层质量为200t, 层轴向刚度为4×3.0×10"kN=1.2×108kN。 采用VAHOSPITAL(1980,1,26, Livermore地震,美国)竖向地震记录, 70.0ga1,4t=0.02s,分析时间8S。
梁刚度不同时采用层模型的精度
在6%以内。 在各柱应力有很大不同时,梁的协调作用较为显著,则在梁刚度较大时,采用层模型的 误差会小一些。
应力有很大不同时,梁的协调作用较为显著,则在梁刚度较大时,采用层模型的
高层建筑结构竖向地震时程分析方法对高烈度和层数多、高度大的工程设计有重要意 义,特别是有大空间转换层时,竖向地震作用影响显著农村公路建设项目实施性施工组织设计,竖向时程分析更为重要。 考虑楼面梁刚度的并联多质点振动模型有较广泛的适用性,尤其用于带转换层结构的分 析。 采用简化的分层模型时,要注意它的适用条件,即各墙、柱在竖向静力荷载作用下,其 截面应力相差不超过2倍,且梁有较大的刚度时,该方法可以在工程设计中应用。
Direct DynamicAnalysis of Tall Building
ZhaoXi'an (Institute of Building Structures,China Academy ofBuildingResearch)