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[摘要]楼层反应谱是设备抗震计算的基础,而核电规范也规定了在一定情况下需要考虑土与结构的相互作用,以下简称SSI效应。本文以坐落在较软土地基的某厂房为例,分析是否考虑SSl效应和不同埋置深度对上部结构楼层反应谱的影响。为楼层反应谱的研究提供参考。
[关键词]楼层反应谱;土与结构相互作用(SSl效应)
GB 50267-97《核電厂抗震设计规范》规定核电厂的安全壳、建筑物、构筑物,宜坐落在基岩或剪切波速大于400m/s的岩土上。对地基土平均剪切波速不大于1100m/s的地基,应计入地基与结构的相互作用。即将上部结构、基础与地基作为彼此协调工作的整体,在连接点和接触点上满足变形协调的条件下求解整个系统的变形和内力。
本文以坐落在较软地基的某厂房为例,分析是否考虑SSl效应和基础不同埋置深度对上部结构楼层反应谱的影响,为楼层反应谱的研究提供参考。
1、工程概况与计算方法介绍
1.1工程概况
本工程为抗震I类物项,采用极限安全地震动(SSE)进行抗震设计,极限安全地震震动峰值加速度水平方向为0.15g,竖直方向为0.10g。平面尺寸36mx28.5m,高25m,地下一层、地上四层,框架剪力墙结构。地基参数见表1。
1.2计算方法介绍
本文共分析了素混凝土换填,箱形基础和筏板基础三种地基方案,同时,将明卧筏板基础作为SSI效应对比分析方案。
不考虑SSl效应的计算是利用ANSYS建立计算模型,对结构进行整体分析。考虑SSl效应计算利用SASSl建立计算模型。加速度时程持续时间为20s,步长0.005s。加速度时程的反算谱均能满足包络标准谱和功率谱的要求。
2、是否考虑SSl效应对上部结构楼层反应谱的影响
以箱基方案20.0m层,5%临界阻尼比的楼层反应谱为例,对比结果见下图。
从上图可以看出,考虑SSI的峰值比不考虑SSI效应的峰值要小。另外,由于软地的滤波作用,使考虑SSl效应的反应谱在低频段的谱值大于不考虑SSl效应的谱值,且主频段偏向低频段。对于建造在较软场地的工程,如果不考虑SSl效应,计算结果在低频段是不安全的。
3、基础埋置深度对上部结构楼层反应谱的影响
通过明卧筏础与深埋的换填基础的对比计算来研究基础埋深的影响。对比结果如下图。
由图可知,在水平方向上两种方案的峰值差别不大,但主频段相差约3~5Hz,认为是深埋的换填基础刚度大,可避开软土地基的长周期段,故主频向高频段偏移。竖向筏基的峰值比换填基础大,认为是埋置效应降低了峰值,偏安全,筏基的竖向反应谱能包络埋置基础。
结论:
本文通过计算,分析了是否考虑SSI效应和埋置深度对楼层反应谱的影响,结论如下:
(1)低频段考虑SSl效应的谱值较高,高频段不考虑SSl效应的谱值较高,故软土地基应考虑SSI效应。
(2)埋置效应降低了反应谱的峰值,明卧基础的竖向楼层反应谱能够包络埋置基础。
[关键词]楼层反应谱;土与结构相互作用(SSl效应)
GB 50267-97《核電厂抗震设计规范》规定核电厂的安全壳、建筑物、构筑物,宜坐落在基岩或剪切波速大于400m/s的岩土上。对地基土平均剪切波速不大于1100m/s的地基,应计入地基与结构的相互作用。即将上部结构、基础与地基作为彼此协调工作的整体,在连接点和接触点上满足变形协调的条件下求解整个系统的变形和内力。
本文以坐落在较软地基的某厂房为例,分析是否考虑SSl效应和基础不同埋置深度对上部结构楼层反应谱的影响,为楼层反应谱的研究提供参考。
1、工程概况与计算方法介绍
1.1工程概况
本工程为抗震I类物项,采用极限安全地震动(SSE)进行抗震设计,极限安全地震震动峰值加速度水平方向为0.15g,竖直方向为0.10g。平面尺寸36mx28.5m,高25m,地下一层、地上四层,框架剪力墙结构。地基参数见表1。
1.2计算方法介绍
本文共分析了素混凝土换填,箱形基础和筏板基础三种地基方案,同时,将明卧筏板基础作为SSI效应对比分析方案。
不考虑SSl效应的计算是利用ANSYS建立计算模型,对结构进行整体分析。考虑SSl效应计算利用SASSl建立计算模型。加速度时程持续时间为20s,步长0.005s。加速度时程的反算谱均能满足包络标准谱和功率谱的要求。
2、是否考虑SSl效应对上部结构楼层反应谱的影响
以箱基方案20.0m层,5%临界阻尼比的楼层反应谱为例,对比结果见下图。
从上图可以看出,考虑SSI的峰值比不考虑SSI效应的峰值要小。另外,由于软地的滤波作用,使考虑SSl效应的反应谱在低频段的谱值大于不考虑SSl效应的谱值,且主频段偏向低频段。对于建造在较软场地的工程,如果不考虑SSl效应,计算结果在低频段是不安全的。
3、基础埋置深度对上部结构楼层反应谱的影响
通过明卧筏础与深埋的换填基础的对比计算来研究基础埋深的影响。对比结果如下图。
由图可知,在水平方向上两种方案的峰值差别不大,但主频段相差约3~5Hz,认为是深埋的换填基础刚度大,可避开软土地基的长周期段,故主频向高频段偏移。竖向筏基的峰值比换填基础大,认为是埋置效应降低了峰值,偏安全,筏基的竖向反应谱能包络埋置基础。
结论:
本文通过计算,分析了是否考虑SSI效应和埋置深度对楼层反应谱的影响,结论如下:
(1)低频段考虑SSl效应的谱值较高,高频段不考虑SSl效应的谱值较高,故软土地基应考虑SSI效应。
(2)埋置效应降低了反应谱的峰值,明卧基础的竖向楼层反应谱能够包络埋置基础。