基于 PKPM隔震设计模块的新隔规算例分析与对比


一、内容简介

        结构在地震作用下的响应分析通常有两种方法:一种是振型分解反应谱法,按照不同的理论基础,可以进一步分为基于复振型的CCQC方法和基于实振型的CQC方法;另一种是时程分析方法,按照不同的设计依据,对应有不同的地震动选取标准与结构设计思路。在这里,作者对比了PKPM-GZ中采用CCQC方法与传统采用时程分析方法在隔震结构整体指标、构件内力以及设计信息三个层面上计算结果的差异。

二、算例模型基本信息

       该隔震结构采用基底隔震,为了充分发挥铅芯橡胶支座LRB600的耗能能力,将其优先布置在隔震层的外围,如图中红圈所示。其余柱下均布置天然橡胶支座LNR600. 两种支座的本构模型如图所示,可以清楚地看到,隔震结构的非线性力学特征主要来源于LRB600支座。


三、设计反应谱

       众所周知,结构时程分析需要先对输入的地震波进行挑选。在挑选地震波方面,《建筑抗震设计规范》与《隔震建筑设计标准》最大的区别在于地震影响系数曲线(设计反应谱)的不同。在《隔震建筑设计标准》中,取消了《建筑抗震设计规范》中第二个下降段,并将第一个下降段延长至结构周期6.0秒。

四、如何合理地生成人造波

       有了设计反应谱,我们应该如何来挑选地震波呢?为了尽可能减小天然地震波对结构影响的不确定性,这里输入到结构进行时程分析的地震波均是人造地震波。对于隔震结构这样的高阻尼比结构,如何来合理地选取人造波呢?

       首先,绿色实线为阻尼比为 5%时的设计反应谱,将其作为生成人造波的目标谱时,需要将结构阻尼比定义为 5%.可以认为这样生成的人造波输入到传统的钢筋混凝土结构中是合理的,因为传统的钢筋混凝土结构的阻尼比约为 5%.如果将这样生成的人造波输入到高阻尼比结构(如阻尼比为 20%的隔震结构)中时,往往会使结构的实际响应小于 20%阻尼比对应的设计反应谱,就像图中的蓝色实线与黑色虚线。因此,在采用 20%阻尼比的设计反应谱时,应该搭配 20%的结构阻尼比,使得生成的人造波能够真实反映其对高阻比结构的地震作用,就像图中灰色虚线所示。