长周期地震动作用下RC框架结构的抗震性能分析

(西安工业大学建筑工程学院 陕西 西安 710021)

长周期地震动作用下RC框架结构的抗震性能分析

刘星

(西安工业大学建筑工程学院陕西西安710021)

为研究RC框架结构在长周期地震动作用下的抗震性能，本文建立了5层RC框架结构模型，选取5条典型地震波和2条人工波，对RC框架进行动力时程分析，结果表明：RC框架结构的加速度响应均比较大，最大层间位移逐层增加，层间位移以第2层达到最大值，层间位移角除第5层满足要求外，其余各层均远超规范限值，RC框架结构在长周期地震动地震作用下处于危险状态。

RC框架结构；长周期地震动；抗震性能

目前，关于钢筋混凝土框架结构地震响应的研究已有很多，但侧重点各不相同，其中，大部分文献针对框架结构的宏观地震响应，比如，加速度响应、速度响应、位移响应以及剪力分布等，进行了研究，虽然得到了许多有益的结论，但是，针对RC框架结构在地震作用下，其抗震性能演化过程的研究则相对较少，究其原因，一是基于性能的抗震设计在我国尚处于发展阶段，二是结构分析软件的发展尚不能满足研究者的要求。随着科学技术的发展，能够对结构进行从弹性到弹塑性直至倒塌全过程分析的通用有限元软件和结构专用有限元分析软件已经产生，为深入开展结构的抗震性能研究提供了便利条件。

一、模型的建立

为了得到更为通用的研究结果，本文选用某体型规则的5层钢筋混凝土框架结构作为研究对象。其中，各楼层层高均为3.3m，房屋总高度为16.5m；场地类别Ⅱ类，抗震设防烈度为8度0.2g，结构的抗震设防类别为丙类；梁截面尺寸为250×250mm，柱截面尺寸为600×600mm，板厚100mm；梁、柱材料均采用C30混凝土，纵向受力钢筋选用HRB400，箍筋选用HPB300；分析时板面恒荷载取5KN/m2(包含楼板自重)，活荷载取2KN/m2。根据我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)和《混凝土结构设计规范》中的相关规定，在SeismoStruct软件中建立RC框架结构的分析模型。

二、地震记录的选择

根据建筑场地类别和设计地震分组从太平洋地震研究中心(PEER)强震数据库中选取5组实震记录并合成2组人工模拟加速度时程曲线，即实震记录RSN7-045、RSN9-000、RSN123-000、RSN188-135和RSN51-155、以及人工波SYS01和SYS02，本文所选5条强震记录的相关信息如下表1。

表1 地震加速度记录信息

三、地震作用下RC框架结构的地震响应

为了得到普遍适用的分析结果，输入以上所选取的7条地震动，对5层钢筋混凝土框架结构进行动力时程分析，计算其地震响应。通常描述结构的地震反应所选参数包括楼层加速度、楼层位移、层间位移以及楼层剪力。其中，楼层位移，楼层加速度是指在相应楼板位置的位移与加速度；层间位移是指相邻楼板之间的相对位移；楼层剪力是指整个楼层承受的水平剪力。

在输入地震作用下，RC框架结构模型各楼层最大位移如下图1以及层间位移如下图2。

图1 各楼层最大位移图

图2 各层层间位移图

由3观察可知，钢筋混凝土框架结构的层位移逐层增加，在5层时达到最大值。层间位移角为层间最大位移与层高之比，规范规定钢筋混凝土框架结构的弹性层间位移角限值为1/550，由图4可知层间位移为第2层达到最大值，其值大于规定限值，除了第5层层间位移角符合规范要求，其余楼层均不满足要求。

在输入地震作用下，RC框架结构各层剪力如下图3所示。

图3 各层剪力图

由图3可知，结构各层剪力在地震作用在都显著增大，剪力由5层向底层逐步增大，特别是底层剪力在地震作用下已经达到了1200KN，其值大于规范所规定限值，不满足规范要求。

四、结论

通过对输入地震动作用下混凝土框架结构的地震响应分析得到，结构的加速度响应均比较大，最大层间位移逐层增加，层间位移以第2层达到最大值，层间位移角除第5层满足要求外，其余各层均远超规范限值，以及剪力由5层向1层递增，在1层达到最大值，达到1200KN，说明框架结构在地震作用下处于危险状态。

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刘星(1991-)，男，汉族，四川达州人，在读研究生，研究方向结构体系与优化设计。