高振型对剪力墙结构抗震设计的影响分析

摘要

地震是威胁人类生命和财产安全的主要自然灾害之一，房屋建筑结构又与人类的生命活动息息相关，因此，与之相关的抗震设计也显得尤为重要。随着人类技术水平及居住要求的不断提高，现代社会中高层建筑越来越普遍。而高层建筑一旦遭到地震破坏，更容易造成巨大的生命和财产损失，这就要求对建筑物的抗震设计有更高的安全及使用性标准。通常，结构工作者在对工程结构做抗震设计时，往往只根据抗规和高规的要求选取前几阶振型作为地震作用所需考虑的振型数，而对于高阶振型对结构抗震有何影响却一般未作考虑，本文则着眼于研究考虑高振型影响的重要性。
　　 首先，本文介绍了课题提出的国内外背景，说明该课题在国内还存在的问题，以此引出本文要达到的目的和研究意义。接着集中阐述了结构抗震设计的几种方法，明确本文的计算分析中要采取的方法。第三部分则是选取当前高层建筑较常采用的几种结构形式，如框架结构、框架一剪力墙结构，结合高阶振型对这两种结构抗震设计的影响，突出其在剪力墙结构抗震设计中的影响。
　　 其次，本文选取某一实际的剪力墙高层建筑，利用SAP2000建模分析。当取前12阶振型参与抗震计算时，X和Y方向的质量参与系数均能满足规范中，质量参与系数不小于90％的要求；通过选取代表性的振型数参与计算，发现试算振型数越多，相同振型处的质量参与系数累积值越小，当分配给基本振型的参与系数越低时，高阶振型的影响越显著；对于周期，参与计算的振型数越高，同阶振型的周期越大。
　　 再次，本文对该剪力墙结构模型，按不同的设防烈度、不同振型数做动力分析，对比后得出，高振型对结构顶层附近和底层附近的层剪力影响最明显，且对顶层剪力影响更甚于基底剪力；高阶振型对倾覆力矩和顶点位移的影响很小。
　　 最后，本文对高振型在剪力墙结构抗震设计中的影响作了总结和建议：当结构的基本周期进入速度敏感段或位移敏感段时，高振型的影响应该予以重视；对于弯曲变形特征明显的剪力墙结构，更不能忽略高振型的影响。