超限高层建筑地震作用下动力稳定性

【摘 要】本文首先简单介绍超限高层建筑的发展现状和特点,并分析超限高层建筑地震作用下的动力稳定性分析方法,然后根据动力稳定性分析进行超限高层建筑的抗震设计,最后进行全文总结综合展望超限高层建筑地震动力稳定性分析方法和抗震设计的发展前景.

【关 键 词】超限高层建筑地震作用动力稳定性分析抗震设计

1前言

近年来,我国超限高层建筑工程的建设规模和数量都有所发展,各种十分复杂的体型和结构时常出现,有些可能会超出抗震设计规范、规程的适用范围和有关的抗震设计规定,这就加大了超限高层建筑的抗震设计.为了评估和保证超限高层建筑在地震作用下的可靠性,首先需要对其进行地震作用下的动力稳定性分析.动力稳定性分析方法能够较好地反映出结构性能,判明结构的屈服机制以及可能的破坏类型,是超限高层结构抗震分析最可靠的方法.采用逐步增大地震荷载幅值的方法对地震荷载作用下结构参数、均布荷载及索的引入对弦支穹顶结构动力稳定性的影响进行研究,然而高层建筑结构在地震等动力作用下稳定性问题的研究仍处于起步阶段,该问题的解决有着重要的理论和应用价值.

2超限高层建筑动力稳定分析意义和方法

2.1超限高层建筑动力稳定分析的意义

超限高层建筑在地震作用下的动力稳定性分析非常重要,首先需要掌握基本的动力稳定分析理论方法,才能真正地把超限高层在地震作用下的动力稳定性分析清楚,并得到一些有效的结论进行抗震设计,实现安全建设超限高层的目标.一般情况下,超限高层结构都是用作住房、办公区或者公共怎么写作或所,所以都是人群密集的场所,特别在地震多发区的建设地点,要特别注意其抗震设计,这就需要对其动力稳定分析加大力度,否则一旦因为抗震设计不合格而造成地震下的结构破坏,将会给人们的生命安全带来极大的威胁,同时也给国家的经济带来很大的损失,所以对超限高层结构进行动力稳定性分析具有重要意义.

2.2超限高层建筑动力稳定分析的方法

结构动力稳定性研究中的首要问题,就是建立或运用什么样的动力稳定性判别准则.从不同的角度考虑,有许多有关动力稳定性的判别准则和方法,对于多自由度复杂结构的动力稳定问题,比静荷载作用下的稳定问题要复杂.目前运用数值分析方法研究复杂结构的动力稳定性问题,主要采用特征值屈曲分析,也称第一类稳定分析,或者稳定极限承载力分析,也称第二类稳定分析.在结构地震响应分析中,应用动态增量法可以实现该动力稳定的求解,用于评估地震动作用下结构性能参数化分析的方法,将地震动的加速度分别乘以一系列加速度调整系数,分别进行非线性动力时程分析,评估结构的整体抗震性能.对于复杂的多自由度体系,振动模态很多,结构的内力和位移响应非常复杂.

3基于动力稳定分析的超限高层建筑结构抗震设计

3.1超限高层建筑的抗震水准确定

在对超限高层建筑进行抗震设计之前,首先需要确定一项具体高层建筑项目的抗震水准,只有根据准确的抗震水准,才能采取经济有效的抗震措施.建筑物的性能水准包括结构、非结构和建筑附属设施的性能水准的各种组合,高度或规则性方面超过规范、规程适用范围的高层建筑工程.第一种抗震水准是结构在地震后完好、无损伤,第二种抗震水准是结构在地震后基本完好,第三种抗震水准是地震后结构的薄弱部位和重要部位的构件完好、无损伤,第四种抗震水准是地震后结构的薄弱部位和重要部位的构件轻微损坏,第五种抗震水准是结构在地震下发生中等程度的破坏,第六种抗震水准是结构在地震下发生明显损坏,多数构件中等损坏,进入屈服,根据超限高层建筑的重要性、所在地等多个因素进行综合确定.

3.2超限高层建筑抗震的模型确定分析

在确定了超限高层建筑的抗震水准后,还需要对具体的高层建筑项目进行计算的模型分析,一个好的计算模型可以给抗震设计带来事半功倍的效果,特别是针对动力稳定性分析作用下的抗震设计更是如此.结构计算模型方面弹性计算和非线性计算分析中,对具有水平转换构件的结构,应注意非线性分析中的计算模型和参数的确定,采用考虑支座两侧结构相互作用和影响的整体计算模型进行计算.对采用消能减震的结构,应正确确定构件和整体结构有效阻尼比,注意构件、节点的模拟和计算参数对整体结构的影响.结构体系复杂难以准确反映各构件的受力状态时,需至少采用两种不同的力学模型进行计算并予以对比分析,有时,还需要通过相应的模型试验,以确定计算的可信度.

3.3超限高层结构抗震模型的电算分析

在确定超限高层结构的抗震水准和抗震计算模型后,还需要进行电算分析,可以通过计算得到动力稳定性分析的基本参数,给抗震设计提供参考数据.地震作用计算时,不能因其总地震作用比正交方向小而忽视,不要求计算双向地震作用效应,但仍应采用偶然偏心方法计入地震的扭转效应.在规定的侧向荷载作用下,计算的楼盖平面内最大挠度不超过该楼层抗侧力体系中竖向构件平均层间位移的2倍,不考虑楼板中悬挑的端部,但应取二者的不利情况.当超限高层建筑的高度较大或比较复杂时,尚可采用多条波的包络或平均值加一倍方差作为时程计算结果参与比较.有的模型试验也表明,连接体的竖向振动是不可忽视的.

4总结

综上所述,随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快,超限高层建筑的需求量越来越大,同时高层建筑也给抗震工作带来了困难.为了保证超限高层建筑的使用安全,需要对其地震作用下的动力稳定性进行分析,然后基于动力稳定性的分析结果进行抗震设计,从而保证超限高层建筑的使用安全.计算机技术的发展和信息化进程的加快,也给分析超限高层建筑地震作用下的动力分析提供了可行性.