采用钢结构加层的混凝土框架结构的侧向力分布比较.pdf
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1、江苏建筑 2 0 1 2年第 6期( 总第 1 5 2期 ) l 9 采用钢结构加层的混凝土框架结构的侧向力分布比较 林 敏 ( 江 苏省 建筑 科 学研 究院有 限公 司 结构研 究所 , 江 苏南 京2 1 0 0 0 8 ) 摘 要1 P u s h o v e r 分析方法是逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法, 已被引入我国新的建筑结构抗震 设计规范。 侧向力分布的选取是 结构 PUs h o v e r 分析 中的一个关键 问题 , 尤其是对于混凝 土框 架直接加层钢框架结构 由于上 下层 间刚度比差异较 大, 侧向力分布对其 P u s h o v e r 分析的结果
2、影响更为显著。 文章通过对 3组共 6榀加层框架 。 选取不 同的 侧向力分布进 行 了P u s h o v e r 分析 。 并与非线性 时程分析结果进行 了比较。 比较 结果表 明, 对于混凝土框 架结构直接加层钢框 架结 构 不 同的 侧 向力 分 布 得 到 的 P u s h o v e r 分 析 结 果 差 异 较 大 , 与 时程 分 析 结 果 的 偏 差 也较 大 。 关键 词1 P u 8 h 0 v e r 分析; 侧向力分布; 加层; 非线性时程分析 中图 分类 - 1 T U 3 7 5 4 文献 标识 码1 A 文章 编 - 1 1 0 0 5 6 2 7 0
3、( 2 0 1 2 ) 0 6 一 o o l 9 0 3 Lo a d Pa t t e r n Co mpa r e d o f RC Fr a me S t r uc t ur e s a f t e r S t e e l Ad di n g St o r e y i n Pus ho v e r An a l y s i s LI N Mi n ( S t r u c t u r e I n s t i t u t e o f J i a n g s u R e s e a r c h I n s t i t u t e o f B u i l d i n g S c i e n c
4、 e C o , L t d , N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 8 C h i n a ) Ab s t r a c t :P u s h o v e r a n a l y s i s i s a s i mp l i fi e d me t h o d f o r s t r u c t u r e s e i s mi c e v a l u a t i o n , w h i c h i s e x t e n s i v e l y u s e d g r a d u a l l y ,a n d i s r e c o mme n d
5、e d b y t h e n e w n a t i o n al c o d e o f s e i s mi c d e s i g n o f b u i l d i n g s T h e l o a d p a t t e r n s e l e c t i o n i s o n e o f t h e c ri t i c a l i s s u e s i n p u s h o v e r a n a l y s i s , e s p e c i a l l y t o t h e RC f r a me a f t e r s t e e l a d d i n g s
6、 t o r e y , f o r t h e d i s t ri b u t i o n o f l a t e r a l f o r c e P u s h o v e r a n aly s i s r e s u l t i s mo r e s i g n i fi c a n t i mp a c t B a s e d o n t h e t h r e e gro u p s o f s i x t y p e s o f f r a me w o r k , d i ff e r e n t l a t e r a l f o r c e d i s t rib u t
7、 i o n w a s s e l e c t e d f o r p u s h o v e r a n aly s i s , a n d t h e n o n l i n e a r t i me - h i s t o r y a n a l y s i s r e s u l t s w e r e c o mp are d T h e r e s u l t s s h o w t h a t , for RC f r a me s t ruc t u r e aft e r s t e e l a d d i n g s t o r e y d i r e c t l y ,
8、t h e r e s u l t s o b t a i n e d o f d i f f e r e n t l a t e r al f o r c e d i s t rib u t i o n o f p u s h o v e r a r e d i f f e r e n t ,a n d t h e t i me - h i s t o ry a n aly s i s r e s u l t s o f d e v i a t i o n b i g g e r als o Ke y wo r d s : p u s h o v e r a n a l y s i s ;
9、l o a d p a t t e m ; a d d i n g s t o r e y ; n o n l i n e ar t i me h i s t o ry a n a l y s i s 0 引 言 随着基 于性 能的抗震设计方法 的出现 用 P u s h o v e r 分 析方 法( 非线性静力推覆分析方法 ) 来预估 建筑结构 的抗震 能力得到越来越广 泛的应用 2 0 0 1 抗震 规范【I 】对 结构分析 也首次引入了静力推覆分析方法 。 对于规则结构 , 由于其质 量和 刚度 分布均匀 在进行非线性静力推覆分析时 , 水平侧 向力分 布可以采用 均匀 分布 、倒 三
10、角分布以及考虑振型影 响的指数 分布等 国内外学 者对此已经进行了一定的研究 分析 和改进工作2 - 5 1 混 凝土 框架结构 直接加 层钢框架 结构是 在既有 混凝 土框架结构上新加数层钢结构而形成 的一种混合结构 。由 于钢结构和混凝土结构在构件截面尺寸 以及材料性能等方 面存在明显差异 一方面使得加层后整体结构在连接层 处 层间刚度有突变 另一方面在 中震或大震作用下结 构一 旦 进入弹塑性 阶段 结构的层间刚度将有明显变化 。此时 , 各 种侧 向力分布适用性如何 , 有待考证。本文基于以上考虑 , 通过对 3组共 6榀加层框架 选取不 同的侧 向力分 布进 行 P u s h o
11、v e r 分析 并 与非线性时程分析结果进 行 比较 , 对各 种 侧 向力分 布的适用性进行考 察。 1 侧 向力 分 布 P u s h o v e r 分析 时常采 用 的侧 向力分 布主 要包 括均 匀 分 布 、 倒三 角形分 布 、 指 数分 布 、 第 一振 型分 布 以及 S R S S 分布 。 其 中前 4种分 布形式属 于固定水平荷载侧 向分布 , 其 特点是侧 向力分布 在整 个加载过程 中保持不 变 : S R S S分 布 则是典 型的 自适应水平荷载侧 向分布 其特点是在 每次加 载时根据结构 侧 向位移或 振型 的变化 调整侧 向力分 布 , 在 一 定 程度
12、 上考虑了结构弹塑性水平的变化对层 惯性力分布 【 收 稿日 1 12 0 1 2 - 0 5 0 7 作者简介】 林 敏 , 江 苏 省 建 筑 科 学 研 究 院 有 限 公 司 结 构 研 究 所 , 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 6期( 总第 1 5 2期 ) 影响 1 1 均匀分布 均匀分 布认为水 平侧 向力 沿结构 高度 的分布与 楼层 质量成正 比 不考虑地震过程 中层惯性力的重分布 , 此时每 一 楼层水平侧向力可由式( 1 ) 计算 : , l ( 1 ) 、 = 1 其 中, 为结构第 层楼层
13、水平侧 向力 , V 为结构基底剪 力 , i 、 分别为结构第 i 层和第 J层楼 层的重力荷载代表 值 。 1 2 倒 三角分布 水平侧 向力沿结 构高度分 布与层 质量 和高度乘 积成 正 比的加载方式称为倒三角形水平加载模式 。这是 目前 国 内外大多数抗震规范 中采用的侧向力分 布形式 : , 、 ( W A , ) V ( 2 ) 、 = I 其 中, h 为结构第 层楼 面距地面的高度。 1 3 指数分布 为 了反映地震作用下不 同楼 层加速度的变化 需要考 虑 变形的不 同模 态 以及振 动时高 阶振 型的影响 F E MA 3 5 6 建议使用指数分布模式 : E = (w
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