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1、 第八届全国现代结构工程学术研讨会 因素，具有决定性的作用口J 。根据现行建筑抗震设计规范( O B 5 0 0 1 1 - 2 0 0 1 ) 的要求，采用时程分析法时，其 平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符；工程所在地的抗震 设防烈度为7 度0 1 5 9 第一组，场地土类别为I I l 类，因此本文根据建筑场地类别和设计地震分组根据谢礼立的研 究选用了两组的实际强震记录”1 ( 图4 ) 和一组人工模拟的加速度时程曲线，其中每组实际强震记录均采用了三 个方向的纪录。 两组强震记录分别为E LC e n g o1 9 4 0 记录和G e n
2、g m a a1 9 8 8 记录，每组地震地面加速度时程由两个水平分量 和一个竖向分量组成。 由于地震动的多维性，它对结构及构件的作用是空问的，因此将结构简化成平面模型并只考虑单向地震动作 用的弹龌性分析，不能全面反映和揭示结构地震反应的本质1 4 】。因此，为了全面了解结构在不利地震动作用下的 动力响应，分别对结构进行一维输入和二维输入，并比较两种不| 一输入卜的结构位移响应。 产 鼍 苦 ( a ) E I c e n t r o 侣O 波x 向输入 ( b ) E I c e n t r o 2 7 0 波Y 向输入 ( c ) E I c e n t r o ，V E R T 波竖向
3、输入 鼍 苦 ( d ) G e n g m a a S O O E 波X 向输入( e ) G e n g m a a 。S 9 0 E 波Y 向输入( f ) G e n g m a a ，V E R T 波竖向输入 图4 地面运动加速度时程曲线 ( 二 阻尼的确定 在时程分析中，采用R a y l e i g h 阻尼，口= 2 0 3 i a l f ，( 皑+ q ) ，= 2 ( 1 ( r e , + 国，) 。在计算系数口，时? 确定结构震动方向的主振型埘；，脚，是求口，的关键1 5 J ，通过对结构进行模态分析得到结构的前两阶主振型的 频率值分别为m = 1 2 0 5 3
4、。纸= 1 5 4 5 6 。 ( 三) 塑性铰参数1 6 1 采用集中颦性铰杆模犁表征构件的弹塑性惟能，通过转动和平移弹簧把结构的非弹性性能集中在单元的两端 和中心，结构的其它位置假定为弹性，其广义力( 轴力或弯矩) 广义位移( 轴向变形或转角) 关系曲线如图5 所示，屈服后强化段刚度取为弹性刚度的3 。图中，Q 和Q ，表示塑性铰的广义力和广义屈服强度：和。表 示塑性铰的广义位移和广义腔服何移；A 为起始原点，B 为屈服点，C 为极限承载力点，D 点对应破坏后塑性铰 的残余强度，E 点为颦性铰失效、推出工作；a 和b 分别为颦性铰达到极限强度和失效时的鞭十生变形与屈服变形 的优值，c 表示
5、残余强度与屈服强度的比值。I O ( I m m e d i a t e O c c u p a n c y ) 表示构件有轻微损伤、不需修理就可继 续使用；L S ( L i f eS a f e t y ) 表示构件损伤、尚不危及生命安全，修复后可继续使用，但不一定经济；C P ( C o l l a p s e 工业建筑2 0 0 8 增刊 第八届仓困现代结构t 稗学术研讨会 P r e v e n t i o n ) 表示构件严重破坏，即将出现或已经出现强度退化，已不可修复，但构件尚能承受重力衙载而避免 倒塌I ”。1 0 、L S 、C P 为基】：性能的抗震设计提供了分析依据，对计
6、算过程不产生影响。 图5 塑性铰广义力一广义位移关系曲线 垒 d ， 根据结构构件的受力特点，定义了两种塑性铰：P 铰和P M M 铰。P 型铰用于承受轴向力为主的腹杆，设 置在构件中部：P M ：M 型铰用于承受轴向力和弯矩为主的弦杆，设置在构件端部。 ( 四) 位移与反力计算结果 l 、一维输入 一维输入时，每一组地震记录分别进行单个工况的三向输入分析，加速度最大峰值调幅至罕遇地震F 的幅值 3 1 0m s 2 。冈结构Y 向刚度远大于结构的x 向刚度，困此只列出结构在地震输入下x 向的位移。结构在三组地震 分别作用下的x 方向最大位移和最大位移角列于表2 ，并画出j 个方向地震波分别沿
7、结构三向输入所引起结构最 大位移的比较图( 图5 ) ，各地震波作用下结构的基底总反力也列于表2 中。 总体来讲，在不同的地震波作用下，E l c e n t r o 波的水平、竖直分量均对结构的影响较大。x 向输入时的最大 位移出现在1 4 6 3 号节点。峰值为0 1 6 1 m ( 2 5 4 s ) ，最大位移角为1 1 9 2 ：Y 向输入时的最大位移出现在1 7 6 4 号 节点，峰值为0 1 9 0 m ( 3 0 6 s ) ，最大位移角为1 1 2 0 8 ；Z 向输入时的最大位移出现在1 7 6 4 号节点，峰值为0 0 2 8 m ( 8 s ) ，最大位移角为1 1 4
8、 1 5 。可见，在地震波单向输入下，此结构的最人位移角均小于规范提出的1 5 0 的限制。 表2 各动力弹塑性分析工况的最大位移及反力 基底总反力( K N ) 分析工况 节点号 位移( m )位移角 X 向y 向Z 向 E l c e n t r o 1 8 01 4 6 30 1 6 I1 门9 21 6 6 6 38 7 5 42 7 5 2 2 地 X 向 G e n g m a a ，S O O E 1 7 6 40 0 6 61 6 0 03 9 7 l1 9 4 42 7 0 6 5 震 人下波 1 4 5 2 0 1 2 21 2 1 91 0 2 0 45 8 5 32 7
9、 3 4 9 波 E l c e n t r e ，2 7 0 1 7 6 4 0 1 9 01 2 0 81 0 3 8 31 7 9 2 02 7 3 8 5 输 Y 向 G e n g m a a ( S 9 0 E 1 7 6 40 0 5 I1 7 7 61 5 8 13 7 4 l2 6 9 0 4 入 人一f 波 1 7 6 4 0 1 1 21 3 5 3 5 8 5 31 1 3 0 52 7 2 4 9 方E 1c e n t r o 。V E R T1 7 6 40 O z 4 1 1 6 5 0 3 6 82 7 83 4 9 2 7 向 Z 向G e n g n m
10、a 。V E R T 1 7 6 4 0 0 2 2l 1 8 0 03 2 22 0 2 3 4 7 2 5 人工波 1 7 6 4 0 0 2 81 1 4 1 56 3 65 3 63 5 0 0 4 注：位移角为结构最大位移与相应节点高度的比值。 各地震波对结构的基底总反力的影响以E l c e n t r o 为最大，其次是人工波，G e n g m a a 波使结构产生的反力最小。 从表2 和图6 也可以看出，结构在水平向的地震输入下所产生的位移响应比竖向地震波输入时的大，说明结 构对竖向地震的反应比较不敏感。 工业建筑2 0 0 8 增刊 第八届全国现代结构工程学术研讨会 营 葛
11、 l 滞I I 三翳I 珈惭 H I )“| )啪 ( a ) X 向输入 ( b ) Y 向输入( c ) Z 向输入 围6 一维输入地震波最大位移点位移时程曲线 2 、三维输入 多维输入时，每一组地震记录分别进行两个工况的三向输入分析。三个方向峰值加速度的比值分别取为 口，：4 y ：口z = l ：O 8 5 ：0 6 5 及a y ：口。：4 ：= l ：0 8 5 ：0 6 5 ，加速度最大峰值调为3 1 0c m s 2 。对应的分析工况分 别为E l c e n t r o - I 、E l c e n t r o - 2 、6 e n g m a a - I 、G e n g
12、m a a - 2 及人工波一1 、人工波一2 。 表3 各动力弹塑性分析工况的最大位移及反力 节点 位移 基底总反力( 矾) 分析工况位移角 号( 珥) X 向Y 向Z 向 E l c a n t r o 一11 4 f i 30 2 5 3 i 1 2 2 1 7 9 4 61 4 5 9 93 1 2 6 8 E l c e n t r o 一2 1 7 6 40 2 0 6l 1 9 21 7 7 5 01 6 4 8 8 3 3 0 7 0 G e n g m a a - I 1 7 6 40 0 7 51 5 2 8 4 3 8 0 3 9 1 03 1 9 7 3 6 e n g
13、 m a a 一2 1 7 6 40 0 6 41 6 1 83 1 1 94 9 6 43 1 8 1 2 人工波一1 1 4 6 30 2 0 9 l 1 4 8 1 8 9 5 71 2 6 1 03 3 9 2 7 人工波21 7 6 40 2 3 2 1 1 7 01 2 5 4 02 0 4 0 6 3 3 3 4 7 注：位移角为结构最大位移与相应节点高度的比值。 结构在三维地震作用下的X 方向最大位移和位移角列于表3 。在E l c c n t t o 波输入下结构的最大位移产生在 1 4 6 3 点。峰值为0 2 5 3 m ( 2 5 2 s hG e n g n m a
14、波输入下结构的最大位移产生在1 7 6 4 点，峰值为0 0 7 5 m ( 4 8 s ) ： 人工波输入下结构的最大位移产生在1 7 6 4 点，蜂值为0 2 3 2 ( 8 7 4 s ) 。三维地震波作用下。结构的最大位移角都 小于限制1 5 0 ，比较表2 和表3 的位移数据，结构在三维地震动输入下的位移响应明显大于一维地震动输入的响 应值，约为3 6 4 。 表3 中列出的结构在三维地震作用下的基底总反力，反映出与一维输入相一致的结果，E l c e n t r o 波和人工波 的影响均高于G e n g m a a 波；但三维输入的基底总反力明显高于一维输入下的基底总反力，最大差
15、值约为1 0 左 右。 ( 五) 塑性铰 由于三维地震输入大于一维地震输入的地震响应，因此选取三维输入的六种工况进行塑性铰的讨论。在三维 输入的六组计算结果中，E l c c n t r o 波和人工波使结构出现了塑性铰，G e n g m a a 波作用下结构始终处于弹性状态。 塑性铰主要出现在两个位置，一是艺术墙主桁架结构的中心大门两侧的弦杆跟腹杆上，二是共享大厅顶部环桁架 与艺术墙主桁架的交接处及与之相连的艺术墙竖向主桁架上，但出现塑性铰的数量很少，且大部分塑性铰出现在 腹杆上，均处于B 1 0 阶段。塑性铰的数量及出铰位置见表4 ，其中E l c e n t r o - I 的出铰情况见图7 。 工业建筑2 0 惦增刊
