地震作用下带整体地下室的多塔和连体高层结构扭转效应分析

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新版《建筑抗震设计规范》首次规定大跨或超长建筑结构需进行多点激励地震响应分析,对于底部采用整体地下室相连的大跨度或连体结构,在多点地震激励下,结构各部分基础的相对变形由于受到地下室顶、底板的约束一般不会产生相对变形,拟静力位移反应很小,此时多点地震激励的影响主要体现在由于各点输入的相位不同,相当于对基础底板输入了一个地震动扭转分量。从时域和频域对多塔、多塔柔性连接连体结构进行考虑行波效应引起的基础扭转振动地震响应分析。时域分析时采用Newmark法,频域分析时采用随机振动虚拟激励法,主要研究结果如下:(1)对于不超长结构,由于现行高规考虑偶然偏心在很大程度上是为了采用间接的方法考虑扭转地震动的作用。为了验证偶然偏心与行波效应引起的基础扭转振动激励算法之间的关系,先以不超长矩形、L形平面多层框架和矩形平面框架剪力墙结构为研究对象,分别进行考虑偶然偏心单向水平地震激励、单向水平地震和考虑行波效应引起的基础扭转振动共同激励下的地震响应分析,发现考虑行波效应引起的基础扭转振动(1000m/s视波速)下的结构地震响应比偶然偏心作用下的结构地震响应略大10~15%。说明采用单向水平地震和考虑行波效应引起的基础扭转振动共同激励下的地震响应分析的可行性。(2)对于平面规则结构,与不考虑偶然偏心相比,无论是考虑偶然偏心还是考虑行波效应引起的基础扭转振动作用下,结构底部响应的放大比例均比顶部大,高层结构的放大比例比多层结构更为明显;同一楼层边榀构件的地震响应增大比例大于靠近形心的中间榀构件。(3)对于平面不规则结构,与不考虑偶然偏心相比,无论是考虑偶然偏心还是考虑行波效应引起的基础扭转振动作用下,结构底部响应的放大比例不一定比顶部大。要视平面不规则情况具体分析。(4)与考虑行波效应引起的基础扭转振动作用的单塔框架剪力墙相比,多塔与多塔柔性连接连体结构剪力、弯矩响应平均增大10%。这是因为考虑行波效应引起的基础扭转振动作用时,单塔框架剪力墙结构是以单塔楼自身的中心为转动中心,而多塔、多塔柔性连接连体结构是以整体地下室的中心为转动中心,转动惯量与回转半径都有些增大。
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