时程分析法是一种直接动力法,它将地震记录作为地面运动输入结构的振动方程,将地震持续时间分为许多小的时间段,在每个时间段内,假定结构的刚度不变,通过对振动方程进行逐步积分,即可求出结构和构件在整个地震过程中各个时刻变形和内力的变化情况。当高层钢结构采用时程分析法时的注意事项如下:
一、选择适当的地震波
当高层钢结构采用时程法进行结构分析时,需要根据设防烈度、震中距和场地类别选取适当的地震记录或人工模拟地震波。对于高层钢结构可以采用不少于四条能反映当地特征的地震波,其中宜包括一条本地区历史上发生地震时的实测记录波。
二、合理简化结构的力学模型
当高层钢结构采用时程分析法计算结构的弹塑性地震反应时,可以采用三维杆系模型。由于时程法需要逐步积分,对于大型复杂的高层钢结构,计算工作量巨大,由于计算条件的限制,在实际工程中还是很少应用的。迄今在国内采用最多的是简化的层模型。另外,由于高层钢结构在罕遇地震时将出现较大的变形,所以在进行弹塑性时程反应分析时,还需要计入P-△效应效应对侧移的影响。同时,在第二阶段设计中采用时程法验算时,不需要计入风荷载,其竖向荷载可以取重力荷载代表值。
三、选择构件的恢复力模型和破坏准则
当高层钢结构采用三维杆系模型时,梁恢复力模型的骨架曲线可以采用双折线形式;柱恢复力模型的骨架曲线可以采用三折线形式,屈服曲面需要考虑双向弯矩、轴力和扭矩的影响;支撑的恢复力特性主要应该能够反映屈曲后的性能。当结构中存在钢筋混凝土剪力墙构件时,可以选用能够反映钢筋混凝土构件特点的力学模型,并需要考虑刚度退化的影响。
当高层钢结构采用层模型时,首先根据各个构件的弯曲、轴向和剪切刚度求出各层的等效剪切刚度,可以采用静力弹塑性方法计算层恢复力模型的骨架曲线,并可将其简化为折线型,简化后的折线需要与计算所得的骨架线尽量吻合。
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