建筑物內(nèi)輸液管道作為依附在各樓層的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,對(duì)保障建筑物正常使用具有重要意義�；谥黧w結(jié)構(gòu)各樓層對(duì)管道的二次輸入影響,分別分析了管道與建筑結(jié)構(gòu)耦合和管道多點(diǎn)激勵(lì)下的地震反應(yīng),通過(guò)比較兩個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果,研究管道地震反應(yīng)的實(shí)用分析方法。通過(guò)對(duì)主體結(jié)構(gòu)彈塑性時(shí)程分析,得到樓層加速度放大系數(shù)變化規(guī)律,并建立樓面反應(yīng)譜分析樓層反應(yīng)譜相對(duì)地面反應(yīng)譜的放大效應(yīng)以及樓層對(duì)管道的地震作用。利用多點(diǎn)激勵(lì)分析方法分析了主體結(jié)構(gòu)類型及管徑對(duì)管道應(yīng)力的影響,結(jié)果表明:地震作用下管道的最大應(yīng)力發(fā)生在與樓層連接處,2層、3層為管道薄弱層;側(cè)向剛度較大的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的管道應(yīng)力值較框架結(jié)構(gòu)管道應(yīng)力偏小;管徑為150mm的管道應(yīng)力約為管徑為25mm管道的6倍。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(05)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

輸液管道系統(tǒng)對(duì)建筑服務(wù)功能的影響Fig.1Influenceofliquidpipingsystemonbuildingservicefunction

的，即dssssXXX(6)其中擬靜力位移可以通過(guò)靜力平衡條件求解，即sssssbbKXKX0(7)s1ssssbbXKKX(8)令1sssbRKK代入式(8)得ssbXRX(9)將式(6)、式(9)代入式(5)得dddsssssssssssbRMXCXKXMX(10)此方程為管道各支撐點(diǎn)動(dòng)力輸入的動(dòng)力平衡方程。3算例分析本文分別采用整體耦合模型與管道多點(diǎn)激勵(lì)模型對(duì)建筑內(nèi)輸液管道進(jìn)行地震反應(yīng)分析。其中整體耦合模型主體結(jié)構(gòu)為典型7層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)平面圖如圖4所示，建筑首層層高為3.9m，其他層高為3.3m。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)[6]進(jìn)行設(shè)計(jì)，抗震設(shè)防烈度為8度、地震分組為第一組、場(chǎng)地類別為II類、結(jié)構(gòu)阻尼比為5%。主體結(jié)構(gòu)采用有限元中纖維梁?jiǎn)卧M，整體模型中將建筑樓層與管道連接部位作為管道支撐點(diǎn)與建筑物剛性連接，如圖5所示。圖4主體結(jié)構(gòu)平面圖Fig.4Constitutiverelationofconcrete圖5建筑-管道系統(tǒng)模型Fig.5Constitutiverelationofconcrete混凝土采用Kent-Park[13]模型，依據(jù)文獻(xiàn)[14]中的滯回規(guī)則，取軸心抗壓強(qiáng)度平均值為混凝土軸心受壓強(qiáng)度c0f，混凝土極限受壓強(qiáng)度f(wàn)c為極限壓應(yīng)變?chǔ)與u對(duì)應(yīng)的混凝土軸心受壓強(qiáng)度，依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取0.85fc0，取混凝土極限壓應(yīng)變?chǔ)與u，為0.0038，混凝土軸心受拉強(qiáng)度tc0ff1.8。鋼筋本構(gòu)模型選用Clough[15]本構(gòu)退化的隨動(dòng)強(qiáng)化單軸本構(gòu)模型。輸液管道采用Q235不銹鋼，彈性模量為200MPa，屈服強(qiáng)度為234MPa。管道簡(jiǎn)化為依附在各樓層的立管，視為結(jié)構(gòu)的組成單元與建筑物剛性連接。模型中的管道參數(shù)

第5期郝潤(rùn)霞，等：建筑輸液管道地震反應(yīng)分析2123算得到圖5中Xi方向處(i為樓層)管道節(jié)點(diǎn)位移，計(jì)算結(jié)果如圖6所示，同時(shí)還提取了頂層管道節(jié)點(diǎn)的加速度時(shí)程對(duì)比結(jié)果，如圖7所示。圖6管道位移對(duì)比Fig.6Pipelinedisplacementcomparison圖7加速度時(shí)程對(duì)比Fig.7Accelerationtime-historycomparison圖8樓層響應(yīng)與管道自身響應(yīng)對(duì)比Fig.8Comparisonoffloorresponseandpipelineresponse由圖6可以看出，地震作用下兩個(gè)模型位移曲線基本接近，最大位移分別107mm和113mm，兩種方法產(chǎn)生的誤差較校圖7中兩種模型頂層管道節(jié)點(diǎn)加速度時(shí)程曲線基本一致，峰值也基本相當(dāng)。圖6~圖7是管道外徑為100mm時(shí)的計(jì)算結(jié)果，對(duì)于不同管徑下的管道地震反應(yīng)，經(jīng)計(jì)算可得到相似結(jié)果。因此，對(duì)管道進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)，無(wú)須建立較為復(fù)雜的建筑-管道整體模型，可使用多點(diǎn)激勵(lì)方法對(duì)管道單獨(dú)分析。圖8表明：地震作用下，管道的運(yùn)動(dòng)受建筑樓層的運(yùn)動(dòng)影響較大，自身動(dòng)力反應(yīng)產(chǎn)生的位移很小，可以忽略。4樓層反應(yīng)譜由上述分析結(jié)果可知，地震作用下管道系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)很大程度上取決于結(jié)構(gòu)各樓層的運(yùn)動(dòng)。為此，選取Elcentro地震波和依據(jù)建筑場(chǎng)地?cái)M合的一條人工地震波(見(jiàn)圖9)對(duì)上文7層框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，計(jì)算了結(jié)構(gòu)在8度設(shè)防下，地震動(dòng)加速度峰值為常遇地震(0.07g0)、設(shè)防地震(0.2g0)、罕遇地震(0.4g0)時(shí)各樓層的加速度放大系數(shù)[16]和樓層反應(yīng)譜。圖9人工合成地震波Fig.9Artificialsyntheticseismicwaves表2Elcentro地震波作用下樓層加速度峰值(單位：g0)Tab.2FlooraccelerationpeakvalueunderElcentroseismicwave

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3546379