場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響分析

1、場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響分析摘要：振型分解反應(yīng)譜法是高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì) 的重要分析方法。文章采用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)提供的振型分解反應(yīng)譜法，通過(guò)三個(gè)不同 場(chǎng)地條件、不同高度的典型剪力墻結(jié)構(gòu)工程案例，分析不同 設(shè)計(jì)地震分組、不同場(chǎng)地類別下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的差異，研究 場(chǎng)地特征對(duì)地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜和剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響 規(guī)律。關(guān)鍵詞：振型分解反應(yīng)譜法；場(chǎng)地特征；剪力墻結(jié)構(gòu)； 地震響應(yīng)1概述振型分解反應(yīng)譜法是高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要分 析方法。1建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)(以下簡(jiǎn) 稱抗規(guī))以地震影響系數(shù)曲線的形式給出了地震設(shè)計(jì)反 應(yīng)譜。2相同地震烈

2、度、相同場(chǎng)地條件時(shí)，影響地震設(shè)計(jì)反 應(yīng)譜的因素有很多，如震源機(jī)制、震級(jí)大小、震中距遠(yuǎn)近等?？挂?guī)考慮地震作用時(shí)，以地震烈度為基礎(chǔ)，通過(guò)場(chǎng)地特 征周期Tg反映設(shè)計(jì)地震分組、場(chǎng)地類別對(duì)地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的 影響。3其中，設(shè)計(jì)地震分組區(qū)分震源遠(yuǎn)近，場(chǎng)地類別體現(xiàn) 場(chǎng)地土軟硬程度和覆蓋層厚度的影響。文章采用振型分解反應(yīng)譜法，通過(guò)三個(gè)不同場(chǎng)地條件、 不同高度的典型剪力墻結(jié)構(gòu)工程案例，研究設(shè)計(jì)地震分組、 場(chǎng)地類別對(duì)地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜和剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響 規(guī)律。2工程案例工程一位于浙江省湖州市，6度（0.05g）區(qū)，剪力墻結(jié) 構(gòu)，設(shè)計(jì)地震分組第一組，111類場(chǎng)地，場(chǎng)地特征周期0.45s， 多遇地震水平地震影響系數(shù)

3、最大值0.04,地上11層、地下1 層，建筑平面長(zhǎng)度21.2m、寬度12.6m，結(jié)構(gòu)高度31.9m， 第一、第二階周期分別為1.229s、1.160s。工程二位于福建省福州市，7度（0.10g）區(qū)，剪力墻結(jié) 構(gòu)，設(shè)計(jì)地震分組第二組，111類場(chǎng)地，場(chǎng)地特征周期0.55s， 多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值0.08,地上18層、地下1 層，建筑平面長(zhǎng)度35.9m、寬度20.6m，結(jié)構(gòu)高度52.4m， 第一、第二階周期分別為1.791s、1.628s。工程三位于安徽省阜陽(yáng)市，7度（0.10g）區(qū)，剪力墻結(jié) 構(gòu)，設(shè)計(jì)地震分組第一組，111類場(chǎng)地，場(chǎng)地特征周期0.45s， 多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值0

4、.08,地上34層、地下1 層，建筑平面長(zhǎng)度33.5m、寬度16.4m，結(jié)構(gòu)高度98.6m， 第一、第二階周期分別為3.085s、2.905s。3場(chǎng)地特征對(duì)地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的影響抗規(guī)以地震影響系數(shù)曲線的形式給出了地震設(shè)計(jì)反 應(yīng)譜，通過(guò)場(chǎng)地特征周期Tg反映設(shè)計(jì)地震分組、場(chǎng)地類別對(duì) 地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的影響，不同的場(chǎng)地特征周期Tg對(duì)應(yīng)不同的 地震影響系數(shù)曲線。以工程一為例，多遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)阻尼 比？啄取5%，不同設(shè)計(jì)地震分組、不同場(chǎng)地類別的地震影 響系數(shù)曲線如圖1所示。圖1中T1、T2對(duì)應(yīng)工程一的第一、 第二階周期。由圖2可知，設(shè)計(jì)地震分組和場(chǎng)地類別對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地特征 周期Tg越大，地震影響系數(shù)？琢值越大，

5、且地震影響系數(shù)曲 線受設(shè)計(jì)地震分組的影響要小于受場(chǎng)地類別的影響。場(chǎng)地特 征對(duì)地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的影響主要集中在地震影響系數(shù)曲線 的速度控制段，對(duì)位移控制段影響較小，對(duì)加速度控制段則 沒(méi)有影響。以工程一為例，第一、第二階周期處于地震影響 系數(shù)曲線的速度控制段，不同設(shè)計(jì)地震分組對(duì)？琢值影響的 變化幅度均勻，約1520%，不同場(chǎng)地類別對(duì)？琢值影響的 變化幅度差異較大，約2540%。4場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響根據(jù)SATWE的計(jì)算結(jié)果，不同設(shè)計(jì)地震分組、不同場(chǎng)地 類別時(shí)，三個(gè)工程案例的X向結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)如表2、表3所 示，X向結(jié)構(gòu)層間位移角曲線如圖3、圖4所示。工程一的結(jié)構(gòu)基本周期較短，不同設(shè)計(jì)地震

6、分組、不同 場(chǎng)地類別時(shí)，結(jié)構(gòu)基本周期均處于地震影響系數(shù)曲線的速度 控制段。由表1可知，設(shè)計(jì)地震分組每提高一級(jí)，結(jié)構(gòu)地震 響應(yīng)提高約20%；I 1、II、III類場(chǎng)地時(shí)，場(chǎng)地類別每提高 一級(jí)，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)提高約20%，W類場(chǎng)地時(shí)，結(jié)構(gòu)地震響 應(yīng)提高約40%。由圖2可知，不同設(shè)計(jì)地震分組及11、II、III類場(chǎng)地時(shí)，層間位移角曲線變化幅度均勻，W類場(chǎng)地時(shí)， 層間位移角曲線變化幅度增大較多。工程二的結(jié)構(gòu)基本周期較短，不同設(shè)計(jì)地震分組及11、 III、W類場(chǎng)地時(shí)，結(jié)構(gòu)基本周期均處于地震影響系數(shù)曲線的 速度控制段，11類場(chǎng)地時(shí)，結(jié)構(gòu)基本周期處于地震影響系 數(shù)曲線的位移控制段。由表2可知，設(shè)計(jì)地震分組每提

7、高一 級(jí)，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)提高約15%；不同場(chǎng)地類別時(shí)，結(jié)構(gòu)地震 響應(yīng)的變化幅度差異較大，11類場(chǎng)地較I 1類場(chǎng)地提高約 10%，m類場(chǎng)地較I類場(chǎng)地提高約20%，w類場(chǎng)地較I類場(chǎng) 地提高約30%。由圖3可知，不同設(shè)計(jì)地震分組時(shí)，層間位 移角曲線變化幅度均勻，I1、II類場(chǎng)地時(shí)，層間位移角曲 線變化幅度較小，III、W類場(chǎng)地時(shí)，層間位移角曲線變化幅 度增大較多。工程三的結(jié)構(gòu)基本周期較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)地震分組第三組及0 類場(chǎng)地時(shí)，結(jié)構(gòu)基本周期均處于地震影響系數(shù)曲線的速度控 制段，設(shè)計(jì)地震分組第一組、第二組及1 1、II、III類場(chǎng)地 時(shí)，結(jié)構(gòu)基本周期均處于地震影響系數(shù)曲線的位移控制段。 由表3可知，不同設(shè)計(jì)地

8、震分組時(shí)，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的變化幅 度差異較大，第二組較第一組提高約5%，第三組較第二組 提高約15%； 11、II、III類場(chǎng)地時(shí)，場(chǎng)地類別每提高一級(jí)， 結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)提高約5%,W類場(chǎng)地時(shí)，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)提高 約20%。由圖4可知，設(shè)計(jì)地震分組第一組、第二組及1 1、 II、III類場(chǎng)地時(shí)，層間位移角曲線變化幅度均勻且幅度較小， 設(shè)計(jì)地震分組第三組及0類場(chǎng)地時(shí)，層間位移角曲線變化幅 度增大較多。綜上所述，場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)、層間位移 角曲線均有較大影響，且場(chǎng)地類別的影響要大于設(shè)計(jì)地震分 組的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期處于地震影響系數(shù)曲線的速度控 制段時(shí)，場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)影響較大，結(jié)構(gòu)地震響

9、應(yīng)、 層間位移角曲線變化幅度均勻，W類場(chǎng)地時(shí)，由于場(chǎng)地特征 周期Tg提高較多，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)、層間位移角曲線變化幅度 增大較多。隨著建筑高度增加、結(jié)構(gòu)周期延長(zhǎng)，場(chǎng)地特征對(duì) 剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響逐漸減小。當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期處于 地震影響系數(shù)曲線的位移控制段時(shí)，場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu) 影響較小，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)、層間位移角曲線變化幅度較小。5結(jié)束語(yǔ)文章采用振型分解反應(yīng)譜法，通過(guò)三個(gè)典型的剪力墻結(jié) 構(gòu)工程案例，研究場(chǎng)地特征對(duì)地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜和剪力墻結(jié)構(gòu) 地震響應(yīng)的影響，得到以下結(jié)論：（1）場(chǎng)地特征對(duì)地震設(shè)計(jì) 反應(yīng)譜的影響主要集中在地震影響系數(shù)曲線的速度控制段， 對(duì)位移控制段影響較小，對(duì)加速度控制段則沒(méi)有影響。地震 影響系數(shù)曲線受設(shè)計(jì)地震分組的影響要小于受場(chǎng)地類別的 影響。(2)當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期處于地震影響系數(shù)曲線的速度控 制段時(shí)，場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)影響較大，設(shè)計(jì)地震分組或 場(chǎng)地類別每提高一級(jí)，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)提高約1520%,W類 場(chǎng)地時(shí)，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)提高約3040%。隨著建筑高度增加、 結(jié)構(gòu)周期延長(zhǎng)，場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響逐漸 減小。(3)當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期處于地震影響系數(shù)曲線的位移控 制段時(shí)，場(chǎng)地特征對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)影響較小，設(shè)計(jì)地震分組或 場(chǎng)地類別每提高一級(jí)，