L型不规则钢框架支撑结构的地震反应及减震分析
211026778_L型平面不规则结构的地震反应分析
价值工程0引言我国的地震活动分布范围广、频度高、强度大、震源浅，几乎所有的省、自治区、直辖市都发生过6级以上强震。
地震能够产生巨大的破环，地震的破坏作用主要包括地表破坏、建筑结构的破坏以及随之引发出的次生灾害[1]。
地震会导致建筑物垮塌会造成巨大的人员伤亡和财产损失。
近年来，在中国经济不断发展的今天，人们对于建筑的造型提出了更严格的要求，人们已经不单纯地满足于使用需求，其更关注建筑的整体效果。
高层建筑如雨后春笋般出现在城市中，它以其独特的造型和功能成为当今建筑史上一颗耀眼的新星。
然而，由于各种因素的影响，目前许多高层建筑仍存在着一些缺陷或问题。
体形不规则而又结构复杂的建筑层出不穷，这是当代建筑的发展趋势，如中央电视台总部大楼、广州圆大厦、位于苏州市的东方之门等。
结构平面不对称、不规则通常会引起刚度中心与质量中心之间的偏离，会使结构在水平地震力（或风荷载）作用下产生扭转而导致结构构件破坏，甚至结构整体破坏[2]。
根据我国近20年来地震震害表明不规则结构在地震来临时更容易受破坏，由于建筑物体形的不规则使得其扭转效应较为明显，延性较差，地震时破坏具有突发性，震害严重。
本文利用ETABS 对某L 型平面不规则混凝土框架模型进行模拟分析，以了解该框架的动力特性、把握该框架抗震性能、评判该框架抗震是否合理，并为后续设计奠定了一定理论基础。
1不规则结构的判定《建筑抗震设计范》[3]3.4.3条关于建筑形体及其构件布置的平面不规则性的规定中的以下几条：①扭转不规则：受指定水平力时，楼层最大弹性水平位移（或层间位移），比楼层两端平均弹性水平位移大1.2倍。
②凹凸不规则，即平面凹进，超过对应投影方向总面积的30%以上。
③楼层局部不连续，即楼层大小及平面刚度剧烈改变，如有效楼层宽度低于该楼层典型楼板宽度50%或者开洞面积超过该楼层30%，或者存在楼层错层较多。
2L 型平面不规则结构的地震反应分析2.1工程概况本工程为某学校教学楼，框架结构为平面不规则结构。
钢框架结构在近场地震作用下的减震控制研究
隔振结构是在建筑物基础和上部结构之间设置隔振装置(橡胶支 座)以形成隔振层,利用隔振装置来消耗地震能量,以避免地震的 能量传递到上部结构,从而保护了上部结构。隔振结构延长了结 构的周期,使结构的加速度反应大大减小,同时使结构的位移集 中于隔振层,上部结构的相对位移很小,结构处于弹性状态,建筑 物不会发生破坏。
消能减震结构是在结构的某些部位设置消能装置(阻尼器),通过 消能装置消耗能量,以减小主体结构的地震反应。本文针对钢框 架结构在近场地震下的减震性能分析,主要从自振周期、滞回曲 线、基底剪力、顶点位移等方面对结构进行对比分析,主要研究 内容如下:(1)围绕钢框架结构在近场地震作用下的减震分析展 开研究,主要从三个方面介绍其理论依据。
(3)通过优化设计方案对结构进行更近一步的设计,使得结构既 要达到减震的效果,同时又能最大化利用资源,同样与前面纯框 架结构进行对比分析,将结构分为八个工况进行设计分析,通过 各个工况与纯框架结构对比分析最终得出适合于本结构的工况 组合,从各个参数结果显示可以得出:对于没有附加隔震支座的 前4种工况来看,与第三种纯框架结构相比,内力减小较为明显; 结构在布置阻尼器时选择底部1-3层及奇数层的同时,加上隔震 支座其效果将更为明显;当结构附加隔震支座之后其阻尼器布置 方位对结构的基底剪力影响不是很大;附加隔震支座后的结构, 在工况6和工况8下结构的滞回还非常饱满,说明位置布置对结构 的滞回性能也有较大的影响。
首先,详细给出近场地震运动的基本特征,为后续研究不同结构 的抗震性能作好铺垫。其次,给出SAP2000有限元软件的分析理 论。
钢结构的地震响应分析
钢结构的地震响应分析地震是一种自然灾害，对于建筑结构的稳定性和安全性具有很大的威胁。
钢结构作为一种常用的建筑结构材料，其地震响应特性一直备受研究者们的关注。
本文将探讨钢结构在地震中的响应分析及其相关问题。
一、地震对钢结构的影响地震的发生会产生水平方向的地震力，这会对钢结构产生一系列的影响。
首先，地震会引起钢结构的惯性力，使结构产生位移。
其次，地震还会产生动力效应，如共振和相关的振动现象，这会导致结构的破坏。
此外，地震还会引起结构的非线性变形，如局部破坏等。
二、钢结构地震响应的分析方法为了研究钢结构在地震中的响应，人们提出了多种分析方法。
常见的方法包括静力分析、模态分析和时程分析。
1. 静力分析静力分析是一种简化的方法，常用于低层结构或设计上限状态。
它通过假设地震担载为静力作用，并计算结构的应力、变形和位移。
然而，该方法忽略了结构的动力响应，因此对于高层结构和重要结构来说并不准确。
2. 模态分析模态分析是一种考虑结构的振动特性的方法。
它根据结构的固有振动模式和固有周期，分析结构在地震激励下的响应。
该方法更适用于多自由度结构，可以较准确地预测结构的位移和加速度响应。
3. 时程分析时程分析是一种全面考虑地震过程的方法，它通过数值模拟地震过程，并考虑结构的非线性行为，可以得到结构在地震过程中的时序响应。
这是一种更精确的方法，但计算量较大。
三、钢结构地震响应的优化策略钢结构地震响应的优化策略主要包括结构抗震性能设计、减震设计和隔震设计。
1. 结构抗震性能设计结构抗震性能设计旨在提高钢结构的抗震能力和耐久性。
该设计方法要求在地震发生时，结构在承受地震力作用下仍能保持正常运行，无塌陷的危险，并降低破坏可能性。
2. 减震设计减震设计是通过在结构中引入减震装置来减小地震对结构的影响。
常见的减震装置包括摩擦阻尼器、液压阻尼器等，它们可以吸收地震能量，减小结构的动力响应。
3. 隔震设计隔震设计是通过在结构与地基之间加入隔震层，将地震能量引导到隔震层中，减小了地震对结构的影响。
大底盘L型钢结构的抗震性能分析
技术90中国建筑金属结构通常来说，钢结构的延展性能以及抗震性能是比较好的。
所以在高层建筑的项目中最理想的材料就是钢结构。
钢结构还有一个优势就是可以通过使用不规则钢结构来增加建筑物的美观性。
外在的很多因素都会影响到不规则钢结构的性能，所以在建筑过程中不规则钢结构的设计需要考虑地震因素的影响。
本文研究大底盘L型钢结构的抗震性能如何提高，主要讨论X型支撑材料和单斜杆的情况下抗震性能的改变程度。
L型建筑物有很多独特的优势。
一方面是能够在用地方面节约用地成本；另一方面能够保证设备的性能质量，可以跟周边的一些建筑物保持高度的统一。
在生活中很多工程项目都会应用到这项技术。
通常来说，因为这种类型的结构的楼层质量和刚度中心有很大的偏心距，导致在结构承受地震扰动的时候，结构扭转发生的可能性较大，容易导致产生垂直水平的变化[1]。
也就是方向这个角度其实存在很大的相关性。
所以，设计人员在对结构和材料进行设计的时候，起码要考虑到水平二维方向的地震影响。
近年来，我国城建设计中常用的是分析结构抗震性能的办法主要是时程分析方法和反应谱分析方法[2]。
对于反应光谱方法来说，每个国家的规范都是主要按照每个方向上反应谱的抗震响应值以及这些响应值组合起来的值。
对于时程分析法来说，在大多数情况下使用结构体系中平行的横轴和纵轴，以及地震动输入方向。
前面的假设在规则结构的时候是成立的，但是如果钢材料是不规则的话假设就不再成立了。
如果是不规则的情况就要考虑地震输入角度的这个问题。
因此，在下文中采用9层的L型钢材结构作为例子，分析多维反应谱组合状态下的结构变化状态以及这种结构的模态特征。
这种研究可以为以后的科学中同种类型的钢结构抗震性能优化工作的开展，提供新的参考依据。
1.结构模型近年，利用软件在大底盘模型进行的建模，分别构建不设置支撑工具的模型A、增设单斜杆支撑的模型B、设置X型支撑的模型C。
在软件中建立模型的时候，将模型的进深和开间设置为6m，其中进深设置为8跨，开间设置为11跨。
带支撑钢框架结构随机地震反应及可靠性分析
K ]e{
u}
={
F(
t) }
(7)
式中{ F ( t) } = - [ M ][ I ]{ u¨} g ; [ C ]e , [ K ]e分别为等效阻尼矩阵和等效刚度矩阵 。[ K ]e的元
素由支撑框架结构的等效层间刚度组成 。文献[ 3 ]证明了对于受谐和或平稳随机基底运动的
非线性多自由度离散系统 ,当其非线性构件的性状仅取决于质点间的相对坐标时 ,其等效线性
的均方值分别为 :
σ2{ Z} =
∫ ∫ σ2{ Z} =
∞
-
S
∞
u¨(gω)
[
I (ω,
t)
]2 dω
∞
·
- ∞S u¨g (ω) [ I (ω, t) ]2dω
(12)
∫ 式中 I (ω, t) =
t
[Ψ][ h( t
-
0) ]{γ} eiωt dθ ;
0
I (ω,
(14)
式中 R 为结构抗力 ; S 为结构反应 ; I 为地震烈度 ; P ( I) 为场地在设计基准期内 I 烈度地震
发生的概率 ; P ( R < S | I) 为在 I 烈度地震作用下结构破坏的条件概率 。
图 1 杆端弯矩 - 转角关系 ( M - <) 曲线
推导可得杆件单元考虑二阶效应的弹塑性刚度矩 Fig. 1 Endmoment2rotation angle ( M2<)
阵为 :
curve
[ k ]6 ×6
=
[
k
]
( e) e
-
N l
[
k
]
( e) g
-
[
k
钢框架结构地震反应的分析方法
法是加速度反应 的最大值 ，应用此法计 算的结构相对来说是偏于安全 的。高层结 构如果很复杂还需进行 变形验算 ，因此规范要求特别不规则的建筑 ，甲类建筑还 应采用时程分析法进行多遇地震下的补充验算 。
在 ２０世纪 ４ｏ年代美国地震研究学者提出计算地震作用的反应谱理论 ，该方 法考虑 了地震时地面和结构 的各 自运动特性 ，也是 当前为各 国在工程设计 中最广 泛应 用的抗震设计方法 。反应谱 理论 未考虑地震动持续时 间的影 响 ，其计算公式 还是静力 理论的计算公 式。
反应谱 理论是利用单质点 弹性体 系的加速度设计反应谱 和振 型分 解为基础 ， 来分析多 自由度体 系地震作用 的一种方法 ，在求 出各 阶振 型对应 的地震效应之后 ， 在按 照一定 的原理 ，将各阶振型进行组合 ，即得到 多 自由度体 系的地震作用效 应。 反应谱 曲线即为单支点 弹性体 系对于地震作用的最大反应 与结构 自震周期 的函数 关 系曲线。按照地震作用反应 细分为考虑平扭耦联效应 的地震 作用和不考虑扭转 影响 的水平地震作用以剪切变形为主且质量和 刚度沿 高度分布 比较均匀 的结构 ，以及近似于单质点体系 的结 构 ，可采用底部剪 力法 。对 于其他类型 的多 自由度 弹性体系可用振型分解反应谱 法。对于特别不规 则的建筑 、甲类建筑和规范规定的高层建筑 ，还应采用 时程分析法进行 补充计算 。
多质 点结构体系是将复杂 的多质点振动转化为多个单质点 振动体系的振动 ， 将结构 的振 动反应分解 为多个固有 振动的组合 ，后将各个单质点地震反应按 ＳＲＳＳ 法或 ＣＱＣ法组合 。
反应谱 理论考虑了地震烈度 ，地 面运动的特性 ，场地性 质 ，结构 自振周期和 阻尼 的影 响 ，现在被大多数 国家所采用。反应谱理论将结 构的动力反应转化为直 接作用在 结构上的动力分析 ，从 而结构分析计算与风荷载计算 一样简单 ，反应谱
L型平面不规则结构的地震反应分析和评估
L型平面不规则结构的地震反应分析和评估雷庆关;卫世全【摘要】The modal analysis of an L-type structure of planar irregularity is made with SAP2000 to obtain the dy⁃namic characteristics of the structure. Besides, using both seismic response spectrum analysis and time procedure analysis, the result of structure response is numerically simulated so that the anti-seismic property is definite to provide reference for the design.%通过sap2000有限元软件，对建立的L型平面不规则结构进行了模态分析，得到了结构自身的动力特性。
在此基础上，利用反应谱分析和时程分析对结构响应的结果进行数值模拟，得到了结构的抗震性能，为设计工作提供了一定参考。
【期刊名称】《池州学院学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P52-55)【关键词】L型平面不规则;反应谱分析;时程分析;抗震性能【作者】雷庆关;卫世全【作者单位】安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥230601; 合肥工业大学土木工程学院，安徽合肥230009;安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TU393L型平面不规则结构的地震反应分析和评估雷庆关1，2，卫世全1（1.安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥230601；2.合肥工业大学土木工程学院，安徽合肥230009）[摘要]通过sap2000有限元软件，对建立的L型平面不规则结构进行了模态分析，得到了结构自身的动力特性。
框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析
框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析一、本文概述本文旨在深入研究框架结构在地震中的抗倒塌能力，特别是在汶川地震极震区的实际震害案例分析基础上，探讨框架结构的抗震性能和失效机制。
汶川地震是中国历史上一次具有极大破坏性的地震，其极震区的震害情况尤为严重，为我们提供了宝贵的震害数据和实际案例。
本文通过分析这些案例，旨在提升对框架结构抗震性能的理解，为未来的抗震设计和防灾减灾提供科学依据。
文章首先将对框架结构的基本特性和抗震设计原理进行概述，为后续的分析和讨论提供理论基础。
随后，将详细介绍汶川地震极震区的几个典型框架结构震害案例，包括震害现象、破坏程度和影响因素等。
通过对这些案例的深入分析，我们将揭示框架结构在地震中的倒塌机制和薄弱环节，探讨现有抗震设计方法的优点和不足。
在此基础上，文章将进一步研究提高框架结构抗地震倒塌能力的有效措施和方法。
结合震害案例的分析结果，我们将探讨如何优化框架结构的抗震设计，提高结构的延性、耗能能力和整体稳定性。
还将关注新型抗震材料和技术的应用，以期在未来抗震设计和防灾减灾工作中取得更好的效果。
本文将对研究成果进行总结，并提出对未来研究方向的展望。
通过本文的研究，我们期望能够为提升我国框架结构抗震性能提供有益的建议和参考，为保障人民群众生命财产安全做出积极贡献。
二、框架结构的抗地震倒塌能力分析框架结构作为一种常见的建筑结构形式，其抗地震倒塌能力一直是工程界和学术界研究的重点。
在汶川地震极震区的震害案例分析中，我们可以发现，框架结构的抗地震倒塌能力受到多种因素的影响，包括结构设计、材料性能、施工质量、地震动特性等。
从结构设计的角度来看，合理的抗震设计是提高框架结构抗地震倒塌能力的关键。
在汶川地震中，一些遵循了现行抗震设计规范的框架结构表现出了较好的抗震性能，能够在地震中保持结构的整体性和稳定性。
然而，也有一些框架结构由于设计上的不足，如结构布置不合理、节点连接不牢固等，导致在地震中出现了严重的破坏甚至倒塌。
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L型不规则钢框架支撑结构的地震反应及减震分析随着社会经济的快速发展,人们生活水平大大提高,对物质追求的要求也越来越高。
已经不满足规则结构的建筑,更多的在追求不规则和外形奇异的建筑。
因此很多不规则建筑脱颖而出。
对高层不规则的平面结构来说,由于其结构和受力复杂,不同的结构在地震作用下破坏形式和破坏的位置各有不同,造成的伤害大小不一。
因此分析不规则钢结构建筑的的抗震性能是十分有意义。
本文主要研究不同形式钢支撑对高层不规则钢结构的抗震影响,首先介绍了地震带来的灾害,国内外的钢结构研究情况以及对不规则结构的定义等。
然后通过SAP2000建立三种不同支撑的模型进行在地震作用下分析,主要进行模态分析、反应谱分析、多遇地震下线性时程与罕遇地震非线性时程以及在布置一定数量的粘弹性阻尼器在罕遇地震下单斜杆支撑进行对比,通过得到的楼层位移和层间位移角,来分析不同支撑结构的抗震性能,并找出结构的薄弱位置进行加固处理。
本文主要内容如下:利用SAP2000建立了不加支撑的模型1、加单斜杆支撑的模型2和加十字形斜杆支撑的模型3,在模态反应下分析其前12阶自振周期的周期、频率以及质量参与系数,判断其符合规范要求。
对三种模型在双向地震反应谱下进行分析,得到三种模型的楼层位移以及层间位移角,通过对比分析,发现三种模型各种变化特点,由此来判断不同的支撑对结构的抗震性能的影响大小。
在多遇地震下对三种模型进行线性时程分析,选用三种地震波进行地震响应分析,得到不同的地震波下的楼层位移、层间位移角。
对比在三种模型在弹性阶段的反应谱分析以及弹性时程分析的数据,判断不同支撑的抗震性能。
并找出结构的薄弱位置进行加固处理。
同时为了分析塑性变化,在单斜杆支撑的模型2进行罕遇地震下非线性时程分析。
对结构布置一定数量的粘弹性阻尼器进行消能减震分析,对加单斜杆支撑的模型2与布置阻尼器在罕遇地震下进行消能减震分析,来判断阻尼器的减震效果。
通过对比得出阻尼器对抗震与减震消能的作用非常大,对抵抗地震伤害作用明显。