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本文主要研究小跨度钢框架结构在抗震计算中是否应该考虑地震传播的行波效应。文章的研究对象分别是平面三跨六层钢框架结构和十八层框架中心支撑钢结构住宅。
首先,在美国地质勘测中心(USGS)的PEER数据库中分别在Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地中选取地震波。按照《建筑抗震设计规范》中烈度7的设防要求,将水平横向和水平纵向地震波峰值加速度分别调整为0.1g和0.085g。
应用有限元软件Midas/GEN自带的“多支座激励”功能,以三跨六层钢框架结构和十八层钢结构住宅为研究对象,将Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地中地震波分别输入到结构各个独立支座。通过对比结构在一致激励地震作用情况下和行波激励地震作情况下柱子剪力和梁端弯矩,研究行波激励下钢框架结构的地震响应。
对于行波激励地震作用下的三跨六层钢框架结构,Ⅲ类场地时,底层边柱剪力和底层边梁梁端弯矩分别增大到一致激励结果的236.2%和125.4%;Ⅳ类场地时,底层边柱剪力和底层边梁梁端弯矩分别增大到一致激励结果的288.0%和136.1%。对于行波激励地震作用下的十八层钢结构住宅,在Ⅲ类场地抗震计算时,行波激励地震作用下的结构中部底层边柱的剪力和结构中部底层边跨梁的梁端弯矩分别增大到253.5%和129.8%;在Ⅳ类场地抗震计算时,行波激励地震作用下,底层角柱的剪力和连接底层角柱的梁的梁端弯矩分别增大到267.0%和119.4%。
由以上结果得出结论:对于小跨度钢框架结构和高层钢结构住宅在进行抗震分析时,应该考虑行波效应对结构的影响。