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某框剪结构动力特性测试及地震反应分析

张树林  
【摘要】:我国是一个地震多发国家,地震中大部分人员伤亡是由房屋及构筑体倒塌所造成的,做好房屋的抗震设防是保障人民生命财产安全的前提。随着高层建筑的不断增多,其结构抗震分析成为一个热点研究问题。实际在役建筑物动力性的测定,对建筑物的抗震设计及其抗震性能的评价具有重要意义。文章以湖北省防震减灾信息综合大楼框架剪力墙结构为研究目标,对其进行结构动力特性测试和有限元抗震性能分析,以期得出一些有益的研究成果。 本文首先采用脉动测试方法对结构进行动力特性测试,通过数据频谱分析,确定其模态参数。在动力特性测试的基础上,利用ETABS软件对结构进行模态分析,对比分析二者的结果,并对具体数值差异做出分析。再基于模态分析,对其进行地震反应谱分析和动力时程分析,研究其地震响应性能。文章主要研究内容为: 1.结构动力特性测试。利用固定安装在大楼上的Basalt8X型强震仪器,同步监测环境振动下结构在三个方向上的加速度响应,对加速度数据进行频谱分析,获得结构的前四阶平动振动频率和前两阶扭转振动频率。 2.有限元模态分析。针对已有建筑物、结合设计院提供的图纸,利用ETABS软件建立结构三维有限元模型,进行模态分析,获得结构的自振频率、振型等特性,再与脉动所得结果进行对比,发现测试所得结构自振周期普遍小于有限元分析结果。经分析发现,两者之间的差异主要为:有限元模型参数的选取,如弹性模量等;非结构构件对结构刚度的影响,如填充墙等。 3.结构地震反应分析。选用《武汉市主城规划区地震动参数小区划》中规定的场地类型及地震动参数,进行不同超越概率地震作用下结构的反应谱分析,对楼层刚度、楼层位移、层间位移角等控制因素进行分析,发现该大楼在各个方向刚度比较均匀,受力条件良好,变形满足规范的要求;利用小区划的地震影响系数曲线,从美国PGMD数据库中筛选五组实际地震波及两组人工波,每个时程工况均输入三个方向的地震波,得到结构响应位移、速度、加速度等时程曲线,各地震波作用下最大基底剪力均大于反应谱法基底剪力的65%,所有时程分析下的基底剪力平均值大于反应谱分析的80%,满足抗震设计规范的要求。反应谱分析和时程分析均显示,该大楼结构构件布置合理、刚度分布比较均匀,抗震性能良好。


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