某高层建筑结构的时程动力响应分析

1 工程概况

该工程为深圳市某一高层商住楼, 地面高度99米, 结构类型为框支剪力墙结构。地面分为A、B、C共三座33层商住楼, 地面一至三层为商业, 四层为架空层, 五至三十二层为住宅;地下一层均为车库及设备用房, 其中地下二层为战时人防地下室。转换层设在第4层。

2 动力特性

采用ETABS结构有限元分析程序[1], 对该高层建筑结构进行了动力特性分析。有限元模型如图1所示。在有限元模型中, 将两层地下室四周节点均采用固结, 近似模拟地下土层对地下室四周的约束。通过对结构进行模态分析, 获得结构相关的动力特性, 结果如表1所示。

从获得的结构振型质量参与系数来看, 一阶振型以X向平动为主, 二阶振型以Y向平动为主, 三阶振型以绕竖轴的转动为主。

3 时程动力分析

根据《建筑抗震设计规范》 (GB 50011-2001) [2]第5.1.2条第3款的规定, 采用时程分析法对该高层建筑结构进行弹性动力响应分析时, 应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线[3]。本文根据二类场地和设计地震第一组选取实际强震记录El Centro波和唐山波。按照强度包络线、特征周期、阻尼比、加速度峰值、拟合精度以及迭代次数等参数拟合了人工波。以上三条地震波反应谱与规范反应谱的对比如图2所示。

采用以上三条地震波时程对结构进行弹性动力时程分析, 获得结构相关的地震响应。图3为楼层层间位移角图, 图4为楼层层间剪力图。图3~图4中的story标记0~35层, 为实际结构的-2~33层。

从获得的数据分析可以表明, 其满足《建筑抗震设计规范》第5.1.2条第3款的规定:弹性时程分析时, 每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%, 多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。

4 结语

通过采用ETABS有限元分析软件对本高层建筑结构进行弹性动力时程分析, 获得结构的相关地震响应, 并将其与规范反应谱作用下的结果进行对比。结果表明, 弹性动力时程分析的结果与反应谱分析的结果满足建筑抗震设计规范的要求, 结构设计比较合理。

摘要：本文采用ETABS有限元分析软件, 选用两条真实强震记录和一条拟合人工波对一实际高层建筑进行弹性动力时程分析, 并与规范反应谱的计算结果进行对比。结果表明, 结构在地震作用下的弹性动力响应满足建筑抗震规范要求。

关键词：高层建筑,地震,弹性动力

参考文献

[1] 北京金土木软件技术有限公司.ETABS中文版使用指南[M].中国建筑工业出版社, 2004.

[2] GB50011-2001建筑抗震设计规范 (2008版) [S].中国建筑工业出版社.

[3] JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[S].中国建筑工业出版社.