大型城市雕塑在极端环境下的弹性分析

2019年10月07日 作者:博仟雕塑公司

大型城市不锈钢雕塑

大型城市雕塑在极端环境下会承受来自不同程度的影响,如果达不到要求,就会出现严重的后果。接下来我们来针对一些极端环境下大型城市雕塑的弹性分析。

多遇地震下的弹性分析

反应谱分析振型分解反应谱法依据模态分析工况得到的振型,采用典型的CQC方法进行振型组合,其中方向组合为SRSS1)内力分析分析结构在地震作用下的内力主要考察竖向构件在水平地震作用标准值下的层间剪力V。与重力荷载代表值∑G的比值A和各反应谱工况下的基底反力。

A表示地震剪力系数,它简洁而清楚地反映了地震内力与杆件静内力的关系根据以上基本参数,确定反应谱分析的地震影响系数曲线,然后利用振型分解反应谱法进行抗震分析,分别进行杆件的内力和位移验算。

(1)基底反力分析根据《建筑抗震设计规范》,满足最小地震总剪力是进行结构后续抗震计算的前订提首先,通过计算结构在恒载和各反应谱工况作用下的受力情况,得到的基底反力,X向地震作用下基底剪力系数=153/6433=0.024,Y向地震作用下基底剪力系数=1030643=0.016,均不小于规范2t重力代表值“0规定的最低限值0.016,能保证模型的合理性,但是,两个方向的基底剪力相差20Q楼层剪力楼层剪力48.5%,Y向刚度较X向较弱,模型优化时需要调整结构,适当增大Y向的刚度。

(2)层间剪力分布情况由图3.5可得出以下结论①第8至10层由振型分解法算出的地震层间剪力不符合规范的要求,需要进行内力调整,以确保地震作用下结构的安全,一般而言,以达到最小地震剪力系数为标准进行内力调整②层间剪力随层数升高有不断减小的趋势但是不如规则结构表现得明显,这与异型结构复楼层剪力(kN层间剪力分布情况杂的空间分布有关。

2)变形分析根据各国规范的规定、震害经验和实验研究结果及工程实例分析,采用层间位移角作为衡量结构变形能力从而判别是否满足建筑功能要求的指标是合理的。

汇总了弹性阶段两个方向地震作用标准值所产生的楼层弹性位移和层间位移角随层高的变化趋势。

大型镜面不锈钢雕塑

结论

①两个主轴方向的地震反应谱作用效应随结构楼层的分布相似。顶点侧移最大,X向最大位移值14.5mm与结构总高50.2m的比值为1/3453,Y向最大位移值48.2mm与结构总高50.2m的比值为1/1041,均小于1/500的限值,结构的侧向刚度较好。

②结构水平位移以弯曲变形为主,随着楼层的增加水平位移增加得越快,说明结构下刚上柔,特别是顶部,易出现较大位移而发生破坏。

③最大层间位移角均出现在主骨架的顶部,说明结构顶部刚度偏小,应防止结构发生鞭梢效应破坏。

④X、Y向层间位移角均小于多高层钢结构弹性层间位移角限值1/250,说明结构在多遇地震作用下尚未进入塑性阶段,结构整体刚度较好。

时程分析不同的结构采用不同的分析方法

在各国的抗震规范中均有体现,但是底部剪力法和振型分解反应谱法仍是基本方法,对于特别不规则的结构应采用时程分析法作为补充分析方法。

这里所谓的补充,是指对基本方法计算结果的底部剪力、层间剪力和层间位移进行比较,当时程分析法大于振型分解反应谱时,相关部位的构件内力应作相应的调整。规范规定,当取三组加速度时程曲线输入时,计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当取7组及7组以上的时程曲线时,计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。

1)地震波的选取根据地震波的选取原则,选取较有代表性的1940年 EL Centro波,1952年Taft波以及兰州人工波作为输入地震波。各地震波特性参数。分析地震波曲线时发现后半部分加速度比较小,为了减小计算工作量,本文截取 EL Centro波和Taft波的前20s的加速度曲线。

2)内力分析时程分析时双向输入加速度时程曲线,并定义X:Y=1:0.85为时程工况1,XY=0.8511为时程工况2.7度地区多遇地震下加速度峰值均调整为35al,将 EL Centro波、Taft波以及兰州人工波三条地震波均按这一规定作调幅处理,阻尼比与反应谱分析相同取0.03。分析双向地震波下各时程工况下的结构基底剪力,并取包络值与反应谱相应工况结果进行比较。

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结论

①时程分析工况1中X向基底剪力最大,工况2中Y向基底剪力最大,符合实际情况,说明时程波的选取与输入基本正确。

②水平双向时程分析得到的基底剪力大于相应工况下的反应谱法结果,表明对于该实际工程,运用振型分解反应谱法进行设计时,须先进行整体结构的地震内力调幅分析双向地震波各工况下的结构层间剪力,并与反应谱法相比较。

2多遇地震下的弹性分析况1中X向层间剪力大于工况2,工况2中Y向层间剪力大于工况1,故以下分析中提取况1的X向层间剪力和工况2的Y向层间剪力数据。

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