摘要：本文利用ANSYS有限元軟件，建立了不對(duì)稱鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，對(duì)模型汶川地震波作用下進(jìn)行時(shí)程分析，主要分析了結(jié)構(gòu)的位移、受力和塑性應(yīng)變等方面，對(duì)比角柱、邊柱和中柱地震作用的不同反應(yīng)特性，并分析了結(jié)構(gòu)的塑性反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：汶川地震波 框架構(gòu)件 ANSYS模型 內(nèi)力分析

2008年5月12日，四川汶川發(fā)生8.0級(jí)的強(qiáng)震。給我國造成了很大的損失，很多房屋和其他工程結(jié)構(gòu)都破壞和倒塌，為了將損害降低到最低限度，我們必須對(duì)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行研究和分析。現(xiàn)有的絕大多數(shù)的多、高層建筑都為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因此，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震分析問題在國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)中顯得極為重要。

1.建立有限元模型

本文建立了不對(duì)稱鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度為8度，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，鋼筋強(qiáng)度為HRB335，梁、柱尺寸分別是300mm×600mm、500mm×500mm。

首先，利用PKPM分析軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到了構(gòu)件（梁、柱和樓板）的彈性模量等等參數(shù)；然后，選擇適宜的模型，采用ANSYS有限元軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了時(shí)程分析。分析時(shí)，利用汶川地震波及其扭轉(zhuǎn)分量對(duì)結(jié)構(gòu)采用三種工況：?jiǎn)蜗虻卣鸩ǎㄑ亟Y(jié)構(gòu)短軸輸入水平地震波）、雙向地震波（兩水平分量相同）和雙向及扭轉(zhuǎn)地震波（考慮地震動(dòng)扭轉(zhuǎn)分量作用）。

圖1.不對(duì)稱框架結(jié)構(gòu)平面布置圖

2.計(jì)算結(jié)果分析

表1.汶川波地震作用下不對(duì)稱結(jié)構(gòu)各工況柱位移比較

樓層△1△2

角柱邊柱中柱角柱邊柱中柱

17.737.957.144.524.683.73

210.8210.8310.347.667.657.05

313.4513.4513.1210.4010.419.98

415.2815.2715.0512.3712.3812.07

516.3216.3216.1713.4813.5113.30

616.8516.7916.7214.1114.0813.93

表2.汶川波地震作用下不對(duì)稱結(jié)構(gòu)各工況層間位移比較

樓層雙向及扭轉(zhuǎn)地震波雙向地震波單向地震波

U（mm）ΔU（mm）U（mm）ΔU（mm）U（mm）ΔU（mm）

17.467.467.247.246.936.93

222.2014.7321.5714.3220.0313.10

336.0413.8435.0713.5031.7711.74

447.8311.7946.6211.5541.499.72

556.418.5855.038.4148.507.01

662.185.7760.725.6953.214.72

表中：U表示樓板位移最大值；ΔU表示層間位移。

樓層位移最大值出現(xiàn)在頂層角柱，造成層間位移最大值出現(xiàn)在第二層，結(jié)構(gòu)層間位移大于彈性限制小于彈塑性限制，表明結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性變形。位移時(shí)程曲線顯示多維地震波相對(duì)于單向地震波在時(shí)間上有一定的滯后。

結(jié)構(gòu)受力顯示，同種結(jié)構(gòu)下，多維地震波作用大于單向，特別是扭矩，多維地震波作用是單向的2～3倍；當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)分量的作用時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力受其影響有所增大，特別是扭矩。

3.結(jié)論

對(duì)多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)控制好建筑結(jié)構(gòu)兩方向的剛度，盡量使用平面對(duì)稱布置，小跨度；設(shè)計(jì)時(shí)要注意底層和角柱、準(zhǔn)確考慮樓板的作用和適當(dāng)加大柱尺寸，使結(jié)構(gòu)盡可能實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”機(jī)制；盡可能采用輕質(zhì)材料，減輕結(jié)構(gòu)的自重，降低地震作用的效應(yīng)，尤其地震作用的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1]肖峰.按新舊規(guī)范設(shè)計(jì)的非規(guī)則框架結(jié)構(gòu)的抗震性能對(duì)比分析[D].重慶大學(xué)，2003：1～5.

[2]劉季.建筑結(jié)構(gòu)地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的反應(yīng)譜解析方法[J].哈爾濱建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1978.

[3]魏璉.多層建筑扭轉(zhuǎn)彈塑性地震反應(yīng)分析[J].土木工程學(xué)報(bào)，1980，（1）：23-29.

[4]tional and Tensional Vibrations in Buildings[J].Bulletin of the Seismological Society of America，Vol.28，No.2，1938：89-130.

[5]M.N.Bugeja，D.P.Thambiratnam，G.H.Brameld.The influence of stiffness and strength eccentricities on the inelastic earthquake response of asymmetric structures[J].Engineering Struetures，Vol.21，1999： 856-863.