偏心RC框架結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)分析

王威 黃小寧

摘 要：針對(duì)L型鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，運(yùn)用SAP2000結(jié)構(gòu)分析軟件建立結(jié)構(gòu)數(shù)值模型，分別以層間位移和樓層位移為扭轉(zhuǎn)效應(yīng)指標(biāo)，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在設(shè)防地震作用下的進(jìn)行反應(yīng)譜分析，分析結(jié)果表明：對(duì)于本工程案例，X向的偏心距會(huì)引起沿Y向扭轉(zhuǎn)位移比變化，Y向的偏心距會(huì)引起沿X向扭轉(zhuǎn)位移比變化，且偏心距越大，扭轉(zhuǎn)位移比越大;對(duì)于單向偏心結(jié)構(gòu)，應(yīng)以雙指標(biāo)的扭轉(zhuǎn)位移比評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，以單指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，會(huì)高估單向偏心結(jié)構(gòu)的安全性。

關(guān)鍵詞：偏心結(jié)構(gòu);扭轉(zhuǎn)位移比;偏心距;扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

1? 引言

張寰華[1]通過(guò)以RC框架結(jié)構(gòu)為例，分別分析了二維水平地震作用下、多維地震動(dòng)作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，研究結(jié)果表明：在多維地震作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)更加明顯。李宏男[2]等在分析平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，不僅與結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)心與剛心偏心有關(guān)，多維地震作用下地震分量也會(huì)對(duì)平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)有直接的影響。凱里[3]分析平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)位移比并不能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)情況，還要考慮結(jié)構(gòu)的平面幾何特征及結(jié)構(gòu)平面布置情況，選擇合理的參數(shù)和指標(biāo)，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2? 工程概況

某平面呈L形鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，首層層高3.9m，其余層高3.6m，結(jié)構(gòu)總高度為21.9m，隔震層層高1.6m;跨度分別為8.4m、7.2m。隔震層樓板厚0.16m，其它板厚0.12m。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30、C25?？拐鹪O(shè)防類別為乙類，基本抗震設(shè)防烈度為8度，Ⅱ類場(chǎng)地，基本地震加速度為0.2g，地震分組為第三組，場(chǎng)地設(shè)計(jì)特征周期=0.45S。，表1偏心結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)質(zhì)心與剛心坐標(biāo)，偏心距為上部結(jié)構(gòu)質(zhì)心坐標(biāo)減去剛心坐標(biāo)所得結(jié)果的絕對(duì)值。

3? 結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]（GB50011—2010）給出了底部剪力法和振型分解反應(yīng)法兩種分析方法;由于該結(jié)構(gòu)為平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)且高度不超過(guò)40m，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。結(jié)構(gòu)所處的場(chǎng)地條件、抗震設(shè)防烈度等因素，確定地震影響系數(shù)曲線，在設(shè)防地震下輸入雙向地震作用，結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析。得到偏心抗震結(jié)構(gòu)的X、Y扭轉(zhuǎn)位移比見圖3、圖4。

圖3、圖4為設(shè)防地震作用下X、Y向扭轉(zhuǎn)位移比。分析可得，就抗震結(jié)構(gòu)而言X、Y向的最大層間位移扭轉(zhuǎn)位移比為1.036、1.340;X、Y向的最大樓層位移扭轉(zhuǎn)位移比為1.036、1.294，此平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)為單向偏心結(jié)構(gòu)。由圖3可得X向以層間位移為指標(biāo)的扭轉(zhuǎn)位移比普遍小于以樓層位移為指標(biāo)的扭轉(zhuǎn)位移比，且隨著樓層增加扭轉(zhuǎn)位移比呈減小趨勢(shì);由圖4可得Y向?qū)娱g位移扭轉(zhuǎn)位移比普遍大于樓層扭轉(zhuǎn)位移比，且隨著樓層增加扭轉(zhuǎn)位移比增大?？拐鸾Y(jié)構(gòu)X、Y向的偏心距分別為3.925、0.300，X、Y向以層間位移為指標(biāo)的最大扭轉(zhuǎn)位移比為1.036、1.340;X、Y向的以樓層位移指標(biāo)的最大扭轉(zhuǎn)位移比為1.036、1.294，顯然當(dāng)X向偏心距較大時(shí)，沿Y向的扭轉(zhuǎn)位移比較大，且超過(guò)了1.2，當(dāng)Y向偏心距較小時(shí)，沿X向的扭轉(zhuǎn)位移比較小，屬于X向單向偏心結(jié)構(gòu)。

4? 結(jié)論

對(duì)于本工程案例，當(dāng)X向偏心距較大時(shí)，沿Y向的扭轉(zhuǎn)位移比較大，當(dāng)Y向偏心距較小時(shí)，沿X向的扭轉(zhuǎn)位移比較小，即X向的偏心距會(huì)引起沿Y向扭轉(zhuǎn)位移比變化，Y向的偏心距會(huì)引起沿X向扭轉(zhuǎn)位移比變化，且偏心距越大，扭轉(zhuǎn)位移比越大;對(duì)于單向偏心結(jié)構(gòu)，應(yīng)以雙指標(biāo)的扭轉(zhuǎn)位移比評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，以單指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，會(huì)高估單向偏心結(jié)構(gòu)的安全性;評(píng)價(jià)X向扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，應(yīng)選擇以樓層位移為指標(biāo)的扭轉(zhuǎn)位移比作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)Y向扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，應(yīng)選擇以層間位移為指標(biāo)的扭轉(zhuǎn)位移比作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，比較安全、可靠。

參考文獻(xiàn)（References）

[1]張寰華. 空間框架結(jié)構(gòu)對(duì)多維地面運(yùn)動(dòng)的彈塑性動(dòng)力反應(yīng)[J].地震工程與工程震動(dòng)， 1983， 3（01）.

[2]李宏男， 吳香香.偏心隔震結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)地震作用的簡(jiǎn)化計(jì)算公式[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2002， 23（02）：13-18.

[3]凱里. 平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)分析的思考和討論[J]. 建筑結(jié)構(gòu)， 2013， 43（07）：47-51.

[4]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).GB50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

基金項(xiàng)目：本文系青海省自然科學(xué)基金-青年項(xiàng)目;項(xiàng)目名稱：預(yù)制裝配式鋼-混隔震結(jié)構(gòu)地震序列抗震性能研究;編號(hào)：2018-ZJ-953Q