八层大开间砌体模型结构的模态分析.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第 32卷 第 6期 2008年 12月 JOURNAlOFDAQING PETROlEUM INSTITLyTE Vo1．32 No．6 Dec． 2008 八层大开间砌体模型结构的模态分析 李 岩 ，孙建刚 ，姜艳华。 (1．大庆石油学院 土木建筑工程学 院 ，黑龙江 大庆 163318； 2．大连民族 学院 土 木建筑 工程学 院 ．辽 宁 大连 116600； 3．伊春市南岔区环卫处 ，黑龙江 伊春 153100) 摘 要：为分析建造在 7度地震 区小型混凝土空心砌体八层大开间隔震房屋的抗震性能．建立隔震八层大开 问的三 维砌体结构有限元模型，在基础与结构物底部安放夹层橡胶垫，对其隔震前后进行模态分析，并按相似理论设计制作 1： 4的砌体模型结构并进行实验．结果表明：夹层橡胶垫能延长上部结构的自振周期，减小上部结构的地震反应，有限元结 果与实验结果误差小于±5 ，说明建立的砌体结构有限元模型是正确的． 关 键 词 ：隔震 ；有 限元模型 ；模态 ；混凝土空心砌体 ；八层大开间 中图分类号 ：FU311．3 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2008)06—0090—03 我国抗震设计规范规定在 6～8度区，混凝土小砌体结构分别可以建 7，6，5层 ，并且开问较小．适量注 芯的砌块结构更经济 ，节能效果更好，但是对适量注芯的大开间结构研究很少．周炳章等研究 6层和 9层 的配以适当注芯的大开问砌体模型结构 ，并进行振动台试验 ，获得房屋的动力特性和倒塌机制 ；张敏政 应用n定理导出一致相似关系，为定量评价配重不足的模型实验结果提供理论依据 ，但这些成果主要集 中在试验研究阶段 ，并且都采用被动抗震方式．应用 ANSYS有限元软件，对八层大开 间、注芯率为 19 的砌块模型进行模拟一。，对其隔震前后进行模态分析 ，并与模型结构实验数据进行对 比． 1 三维有限元模型 1．1 基本假定 计算模型采用j维有限元模型，作基本假设 ：(1)砌体为各 向同性材料 ．(2)楼板在其 自身平面 内刚度无穷大．(3)模型底板与振动台的连接为刚性连接． 1．2 模型单元 建模采用 ANSYS有限元软件 ，砌体采用 shell单元；钢筋采用具有拉、压性能的三维单元 link8；底板 采用 mass21单元加在结构底层最下边的节点上；夹层橡胶垫采用 combin14单元模拟 ，此单元为带有阻 尼的弹簧单元． 1．3 阻尼矩阵 为简化分析 ，采用瑞利阻尼近似模拟结构的耗能机制，即 C — aM + ， (1) 式中：C，M，K分别为瑞利阻尼矩阵、质量矩阵、刚度矩阵 ；a和 为常数．可根据振型正交性条件确定 ： ＆ 一 + ，k一 1，2，… ，”， (2) 厶(￡ 厶 式中：＆根据结构形式和相关的实验数据给出，即任意指定 2个振型阻尼比 和 (通常取第 1和第 2阶 振型)后 ，有 。 一 鱼 !i=垂0! 7，bJ一 鱼9二垂0 ．’ 、(一3)， 9 收稿 日期 ：2008—03—05；审稿人 ：罗 敏；编辑 ：任志平 作者简介 ：李 岩(1979一)。女 ．硕士．讲师．主要从事结构控制与防震减灾方面的研究 · 90 · 第 6期 李 岩等：八层大开间砌体模型结构的模态分析 其中： ， 为结构第 1和第 2阶 自振频率；a和 均取值 0．05． 2 模态分析 2．1 有限元分析 模型有 2个开间：1．515m+1．515m；进深 ：2．5m；层数 ：8；层高：0．7m； 总高度：5．6m．混凝土小型空心砌块 ：MU3．5；