袁增嶸 肖建春 廖德

摘 要：某變形金剛雕塑的高度51.4 m，其30 m長的外伸右臂作為蹦極平臺使用。地震作用下的抗傾覆驗算是該超高非對稱懸臂結(jié)構(gòu)的分析內(nèi)容之一。采用PKPM Sausage進(jìn)行大變形及彈塑性時程分析。以地震烈度和水平地震主方向輸入角度作為分析參數(shù)，得到了二參數(shù)與抗傾覆系數(shù)之間的變化規(guī)律，以及與抗傾覆安全系數(shù)相對應(yīng)的地震烈度值。分析發(fā)現(xiàn)，地震引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)及地震作用工程中關(guān)鍵部位的剛度退化對抗傾覆系數(shù)影響明顯。分析結(jié)果為加固結(jié)構(gòu)的薄弱部位、提高結(jié)構(gòu)的抗傾覆性提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地震作用;抗傾覆分析;扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

中圖分類號：TU391

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

上人的超高大懸挑結(jié)構(gòu)需要滿足地震作用下的抗傾覆要求。文獻(xiàn)[1]依據(jù)建筑倒塌形式的不同將結(jié)構(gòu)的倒塌分為傾覆倒塌和豎向倒塌，提出傾覆倒塌是結(jié)構(gòu)在地震反復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)由于水平抗側(cè)力構(gòu)件的剛度和強度產(chǎn)生退化，最終發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)而產(chǎn)生倒塌的破壞形式。文獻(xiàn)[2]對不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)其在地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常明顯，文獻(xiàn)[3，4]對高層建筑整體抗傾覆驗算進(jìn)行公式推導(dǎo)和理論分析。目前國內(nèi)外對于高聳建筑和大懸挑結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆分析分別有所研究，而對于高聳大懸挑結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆分析，實際案例并不多且缺乏系統(tǒng)理論的研究。本文對高聳大懸挑結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆性進(jìn)行了研究，為該類結(jié)構(gòu)抗傾覆分析提供了理論指導(dǎo)。以變形金剛雕塑為例，采用PKPM Sausage軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的大變形、彈塑性時程分析，研究高聳大懸挑結(jié)構(gòu)在地震作用下的整體抗傾覆能力，提出結(jié)構(gòu)整體抗傾覆的相關(guān)概念和公式。對水平地震作用方向以及地震烈度對結(jié)構(gòu)整體抗傾覆的影響進(jìn)行理論分析，并提出改善建筑結(jié)構(gòu)整體抗傾覆性的相關(guān)措施。Sausage軟件可以進(jìn)行高性能彈塑性動力時程分析，操作簡捷，但是對于需要提取的數(shù)據(jù)還要進(jìn)行二次人為加工分析，對于計算機配置要求較高。本文對高聳大懸挑結(jié)構(gòu)進(jìn)行大變形彈塑性時程分析，對該類結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆性進(jìn)行研究，以期為該類結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計提供理論指導(dǎo)。

1 工程背景

參考文獻(xiàn)：

[1]Deierlein G G， Liel A B， Haselton C B， et al. ATC 63 Methodology for Evaluating Seismic Collapse Safety of Archetype Buildings[C].Structures Congress 2008： Crossing Borders. ASCE， 2008： 1-10.

[2]肖亮. 不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與性能評估的研究[D]. 長沙：湖南大學(xué)， 2009.

[3]卓瑜. 高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和傾覆驗算[J]. 廣東土木與建筑， 2001（1）：27-28.

[4]葉華亭. 高層建筑結(jié)構(gòu)整體傾覆驗算的探討[J]. 中外建筑， 2008（6）： 125-126.

[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50009-2001 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2012.

[6]高鵬， 閆云. 高層建筑的重力二階效應(yīng)的主要影響因素[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇， 2012（1）： 54-56.

[7]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2010.

[8]張長浩，封建湖，王勛濤，等地震動的小波分析技術(shù)在高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].地震工程學(xué)報，2016，38（5）：728-737.

[9]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. JGJ 99-2015 高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2010.

[10]蔣軍軍. 地震作用下高層建筑抗傾覆分析及其應(yīng)用[D]. 南京：東南大學(xué)， 2012.

[11]鄒銀生， 劉暢. 地震作用下結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響因素[C]//建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2006（增刊）. 長沙：中國建筑學(xué)會建筑結(jié)構(gòu)分會混凝土結(jié)構(gòu)基本理論和工程應(yīng)用學(xué)術(shù)會議，2006.

[12]潘東輝， 蔡健， PanDong-hui，等. 建筑結(jié)構(gòu)在不同方向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)[J]. 工程抗震與加固改造， 2004（6）： 9-14.

[13]朱文剛. 框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)及損傷過程分析[D]. 長沙：長沙理工大學(xué)， 2013.

[14]清華大學(xué)， 中國建筑科學(xué)研究院. CECS 392-2014 建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社， 2015.

[15]陳自全， 彭修寧， 林海. 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點抗震措施研究[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2008， 33（S1）： 11-14.

[16]Shi G， Hu F， Shi Y. Comparison of seismic design for steel moment frames in Europe， the United States， Japan and China[J]. Journal of Constructional Steel Research， 2016， 127：41-53.

[17]Marino E M， Nakashima M， Mosalam K M. Comparison of European and Japanese seismic design of steel building structures[J]. Engineering Structures， 2005， 27（6）：827-840.

[18]王春浩， 陜吉祿. 耗能減震鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計體系初探[J]. 中國建筑金屬結(jié)構(gòu)， 2011（11）：34-36.

（責(zé)任編輯：曾 晶）