复杂结构指南例说MSA第三部分

复杂结构分析指南例说PMSAP（第三部分）目录8.钢-砼混合结构的地震反应分析9.竖向地震的振型叠加反应谱分析10.复杂转换的自动化实现8.钢-砼混合结构的地震反应分析钢-砼混合结构的地震反应分析在由不同材料组成的混合结构中，钢-砼混合结构是建筑工程中最常见、应用最广泛的结构形式。常见的有底部混凝土结构+上部钢结构；中间砼核心筒+外围钢框架或钢骨砼框架等。由于钢-砼混合结构的阻尼矩阵一般具有非比例的形式，故一般不能被无阻尼振型所解耦，这就意味着不能导向基于CQC或SRSS的反应谱分析。针对这个问题，目前在工程应用中主要有三种处理办法：钢-砼混合结构的地震反应分析(1)近似比例阻尼法钢-砼混合结构的地震反应分析

近似比例阻尼法：完全不理会钢-砼混合结构阻尼矩阵的非比例特性，类似单一材料的结构，按照经验采用一个近似的阻尼比，比如钢框架-混凝土筒体结构的阻尼比通常取为0.04。近似比例阻尼法带有一定的主观性，因为综合阻尼比与结构中钢和混凝土两种材料的相对数量、相对空间分布都有密切关系，尤其对于复杂的结构布置，难以估算得特别准确钢-砼混合结构的地震反应分析算例353层钢砼混合框筒结构算例53FT钢-砼混合结构的地震反应分析按照通常做法取等效阻尼比4%，楼层剪力与准确方法CCQC差异显著钢-砼混合结构的地震反应分析算例441层钢砼混合框筒结构算例41F2T钢-砼混合结构的地震反应分析按照通常做法取等效阻尼比4%，楼层剪力与准确方法CCQC差异显著钢-砼混合结构的地震反应分析结论：近似比例阻尼法对于钢-砼混合结构的地震反应分析误差较大，尤其在结构上部，误差可高达1倍以上(2)非比例阻尼强迫解耦法(FDCQC)钢-砼混合结构的地震反应分析钢-砼混合结构的地震反应分析非比例阻尼强迫解耦法(FDCQC)：先对结构的由不同材料组成的各个部分，分别按照比例阻尼假定建立阻尼矩阵，然后再将它们组装为整体结构的阻尼矩阵。如此集成的阻尼矩阵一般都具有非比例阻尼的特性，它与刚度矩阵、质量矩阵一起构成非比例阻尼系统，其特征值与特征向量一般都是复数。钢-砼混合结构的地震反应分析此时，将一般的非比例阻尼系统向无阻尼振型空间投影（或称坐标转换）后得到的质量、刚度矩阵均化为对角矩阵，而阻尼矩阵则一般为满阵，也就是说此系统不能按照无阻尼振型解耦。所谓的“强迫解耦”是指忽略投影阻尼矩阵的非对角元，通过这种强制手段得到解耦的控制方程，从而导向基于无阻尼振型的振型叠加法分析,并可以直接采用CQC方法完成基于反应谱的振型组合。钢-砼混合结构的地震反应分析强迫解耦法由于忽略了投影阻尼矩阵的非对角元，所以也是近似方法，但这个近似的误差到底有多大，计算精度是否能够满足工程要求，一直以来无法给出准确的答案。为了得出了对FDCQC计算误差的定量认识，我们设计了一组算例，分别用精细的CCQC方法与FDCQC方法进行了计算，给出了结果对比钢-砼混合结构的地震反应分析验证FDCQC精度的5个算例:算例1意在模拟平面均匀的结构在立面上呈现钢与砼混合的情况，并考虑了其中钢与砼的不同比例分布；算例2则意在模拟平面不均匀、存在偏心的结构在立面上呈现钢与砼混合的情况，并且也考虑了其中钢与砼的不同比例分布；53FT和41FT2T是两个框筒混合结构实际工程，它们意在模拟在平面布置上钢与砼混合的情况（内砼筒；外周型钢砼框架）；MT则构造了一种更为一般的情况，既有立面混合（左塔底盘层1-3为砼，层4-9为钢），又有平面混合（层4-9左塔为钢，右塔为砼），同时还有平、立面不规则(左右塔不等高)。这些例题涵盖了实际工程中混合结构常见的很大一部分的实际情况，具有一定的代表意义。钢-砼混合结构的地震反应分析算例1（在边榀增加斜撑形成算例2）算例1意在模拟平面均匀的结构在立面上呈现钢与砼混合的情况，并考虑了其中钢与砼的不同比例分布；算例2意在模拟平面不均匀、存在偏心的结构在立面上呈现钢与砼混合的情况，并且也考虑了其中钢与砼的不同比例分布；钢-砼混合结构的地震反应分析算例353层钢砼混合框筒结构算例53FT53FT是框筒混合结构实际工程，它们意在模拟在平面布置上钢与砼混合的情况（内砼筒；外周钢框架）；钢-砼混合结构的地震反应分析算例441层钢砼混合框筒结构算例41F2T41FT2T是框筒混合结构实际工程，它意在模拟在平面布置上钢与砼混合的情况（内砼筒；外周型钢砼框架）；钢-刑砼混此合结嫂构的佳地震爽反应魂分析算例犁5漆MTMT构造关了一柜种更为炸一般鞭的情夫况，既有制立面赴混合（左波塔底馅盘层1-武3为砼趋，层4-稳9为钢环），又有臭平面慎混合（层4-鞋9左塔优为钢漫，右塔资为砼派），同时慕还有龙平、立面饱不规毛则(左右塔不兼等高)。钢-砼混哑合结响构的旗地震禁反应睛分析FD块CQ功C对于坊钢-砼混洲合结圾构的须计算灭误差搬通常脖不超圈过5%，精度园可以控满足熊工程替要求钢-砼混斧合结蒸构的封地震最反应慎分析结论市：FD盟CQ型C对于改钢-砼混量合结悉构的般计算故误差络通常杀不超字过5%，精捎度可弯以满允足工拒程要宽求(3屠)基于皱复振序型的微反应炸谱振锣型乏分解礼方法CC姥QC钢-砼混艘合结贫构的渗地震庭反应饼分析钢-砼混订合结么构的蹈地震艺反应宽分析基于抱复振胁型的望反应族谱振打型分忆解方充法即CC斩QC膨:该方剧法以渠有阻企尼系纪统的浩复振追型作驴为投写影空抹间的迎基，裳将非额比例品阻尼谋系统皇完全乏解耦撞，并敏借助竿平稳赴随机妻过程叉理论党，给耗出了助实数括形式腹的复练振型消完全盾平方得组合芳公式取。（周锡逝元、谁俞瑞手芳，20嗓04）当所圆有振无型向没量的侦实部讲都为咬零时息，CC蝇QC方法侨便自帅动转璃变为CQ姿C方法百。CC已QC方法鸽可以沉完整甲考虑递非比梨例阻副尼矩炮阵的恐作用心，不赏必像窝基于沙无阻亮尼振差型的念强迫弯解耦度法那云样，滥忽略玻通过怜空间减投影橡或坐彼标转夜换得昨到的类阻尼近矩阵艘中的悲非对俘角元在反水应谱注分析桨的理犬论前坡提下秤，CC够QC可以吓认为畏是准搞确方租法，肃原则华上可医以用雪于任舟何非放比例叼阻尼逗系统确，并阅可以铺作为舍衡量宋强迫赖解耦叉法精流确程支度的留一种兴标准础。钢-砼混吩合结骑构的题地震舱反应搞分析需要哨特别玩指出盼：虽然汗在对务于常武见的咐钢-砼混佩合结纯构的姜计算据中FD烧CQ肠C显示中了良盾好的延精度驴，但枕这并源不意懒味着FD咽CQ焦C可以败应付刊一切都非比孟例阻扰尼问刘题。常见罚的钢-砼混律合结宾构其侨阻尼消比位足于0.倍02到0.跑05之间牢，属匙于小获阻尼秃结构其。当梁结构赢阻尼叼比较察大时亮，比柜如消能寨减振资结构，阻仆尼比既一般没可以腰达到0.膨1～0.仓2左右俊，FD症CQ询C是否神仍具好有足扛够的蜻计算婚精度令？对此短我们尖也已贤做了就一些雅计算锡和分追析，及结果棕发现饭，较正大阻糕尼情落况下FD淡CQ刮C的计拌算精霜度将浆显著嫁降低椒。因碍此在补对应筋用FD析CQ娱C方法酷可能犬造成崖的误阶差估扎计不策准的金情况蹄下，承可以苏采用CC糟QC方法撞。08版PM锹SA六P同时耍提供踪蝶三种镜算法岛：近似爹比例蚁阻尼靠法强迫未解耦峡法(F蛛DC隆QC另)CC键QC方法三种任方法层的使窜用均荡非常霉简便糟，介屠绍如机下：钢-环砼混洞合结追构的如地震贤反应窝分析在pm拿sa伶p中使柏用近利似比魄例阻岛尼法直接证在此剖处修糖改振岔型阻牲尼比惰，就吼是近纠似比攻例阻壤尼法奋，钢-砼混区合结杨构一偷般输疮入4%在pm跟sa流p中使阀用强元迫解嘱耦法椅：进削入“高级舟参数”菜援单在pm归sa柳p中使距用强龟迫解尾耦法使用面强迫讨解耦拌法时蕉这四液个选斗项如杨此取毙值即唐可使用眉强迫上解耦承法时饱要按梅照实茂际情胜况填盖写材行料阻谊尼比在pm捷sa唇p中使训用CC浩QC法：汪进入承“高级菠参数”菜猛单使用CC纪QC法时位这四俭个选若项如拨此取吗值即厘可使用CC诸QC法时差要按进照实涛际情水况填掌写材凝料阻时尼比采用FD阳CQ侵C或CC骆QC时阻崖尼矩列阵的添其它劲选择三种象方法适的适停用范药围近似贴比例制阻尼中法：欠用于翠单一锹材料盒结构强迫欧解耦装法(F跌DC梯QC车)：用忍于单盈一材碌料结荒构，淡钢-砼混乔合结身构CC保QC方法醋：用凡于单滋一材轻料结浑构，祖钢-砼混策合结蠢构，骗隔震透减震巩结构虹，其榨它所滤有类伴型的承结构钢-滔砼混斧合结匀构的胀地震认反应阵分析参考掠文献1黄吉衣锋，旺周锡羡元.钢-砼混助合结彼构地蓄震反怒应分曾析的CC缘瑞QC和FD岩CQ得C方法伤在PM围SA挺P软件成中的喝应用龟和实演例分黑析，沫建筑纯结构钩，20险08年10期2乳Z刷ho梨u她X遣Y,卡Y狠u田R桃F，Do绝ng柱D千.刷Co要mp址le洲x沃mo怒de淋s钩up苏er纱po沸si败ti际on到a所lg民or狂it显hm德f拴or苍s从ei潮sm扬ic删r究es逆po狮ns致es甲o响f疫no芝n-回cl愈as伤si滴ca撤ll纽奉y容da障mp裳ed伯l档in滩ea液r痛sy愤st纷em旨,船Jo勇ur监na弓l葱of征E牲ar仗th佛qu颤ak区e求En腹gi回ne猴er腰in否g,先2柱00坟4,肌8(拘4)价:.3周锡值元，戏俞瑞榴芳.非比霜例阻构尼线萝性系巴统基委于规扭范反圈应CC萍QC法[J愈].工程但力学夜，20典06纳,烤23剂(轰2)蚂.4周锡倡元.一般旺有阻泽尼线链性体股系地悟震反苹应的峰振型畏分解休方法[M鞭].北京:中国蚀地震上工程框研究麻进展,地震锐出版因社,1扶99酸2.5俞瑞尖芳，盛周锡惜元.非比琴例阻睬尼线堪性系具统考傍虑过开阻尼玻影响汪的复低振型售分解妹法[J疑].建筑搜结构美学报棒，20洗06岛,虑27产(1疯).6俞瑞均芳.非比州例阻惨尼线乱性系芳统随策机地第震输荒入下话的动米力反弄应分每析[D绢].北京斗工业惯大学每，20牢06笋.7桶K愈iu敬re搁gh都ia亏n遇A候D,惩Y裕ut装ak山a梯N.捆C呆QC鸦m赴od六al穴c撤om廉bi连na纱ti轮on半r贫ul滑e中fo遇r零hi阿gh翁-f稼re获qu厨en炕cy帽m分od择es浩,Ea园rt驱hq吉.跌En若g.惩S例tr佩uc夹t.钩D茶yn盯.,19捕93宁,墓22废(1带1)诊.8嘴G厉B5秩00笼11逆-2静00建筑古抗震竭设计恳规[S猾].北京:建筑绿工业森出版马社.2津00厕19虎C欧lo仰ug吊h既RW均,推Pe楚nz袋ie支n浴J.Dy脸na镜mi笑cs走o予f娱st今ru劳ct妻ur校es.李Se京co专nd搬e赵di惹ti喊on坡(诊Mc瞎Gr毁aw汇-H稍il顾l,段I描nc处.)硬,厅19声93怠.10黄吉油锋.求解堪广义抄特征悄值问盒题的锯多重Ri牙tz向量愚法[J每].力学犯学报乳，19投99，31矩(5浇).11豪G劫H戈卢嘴布,架CF范洛语恩.矩阵深计算[M源].袁亚乎湘等笋译，墓科学秆出版篇社，20参01坡.9.竖向设地震命的振裂型叠掠加反耽应谱遵分析竖向弦地震诉计算于的抗补震规冻范方稀法水平仿地震相：振型提分解另反应裂谱法基底垃剪力肿法竖向胳地震聚：底部蹈轴力碰法：第董（5.辞3.盆1）条妖给出厦了9度高泼层建引筑竖挡向地躺震作列用标复准值稳的算止法，贺它在蔽原理竿和形敏式上谣都类江似于悲计算弃水平螺地震拜作用诵的底列部剪横力法,为了课叙述蕉方便预，我匪们简愤称该笼方法马为“狗底部条轴力照法”夸；直接低地震遍作用技系数帖法：第(5块.3庭.2姨)条直乳接给旦出了滑平板群型网兼架屋睬盖和涨跨度唇大于24沾m的屋险架对宵应于8度、8度半查和9度竖晴向地绘震的凑作用煎系数义（0.股08至0.贸25之间抢）；慈第(5产.3言.3哈)条则释对长辱悬臂等和其钟他的蝴大跨庙结构判，按感照静摘力法山分别娱给出蜓了8度、8度半叙和9度竖讲向地邮震的哀作用侵系数朵（0.房诚1,贸0.纱15签,0贫.2），传为了评方便摊叙述匪，我封们简愤称这欲两条称的规蒸定为处“直贝接地脆震作葱用系恰数法鼓”。对于方竖向黄地震慈的计挖算是硬否需非要采析用反御应谱差方法凉，抗抛震规怎范未渣作明面确规末定。底部积轴力著法的堪问题1：不刻能反戴应结鬼构的售竖向乌相对左错动底部镰轴力抬法成废立的叶前提批：是结猎构的旧计算仿模型宪能够券简化斗为一概维糖希葫芦监串。考虑摩水平笔地震歉作用印时，血结构政的计励算模乱型之牛所以蔑可以粗被简荡化为匹一维朴糖葫双芦串跌，主柱要是苹因为拼楼板兆面内汗刚度爪一般宪很大京，近串似符骗合刚福性楼役面假途定，帮从而垃可认相为楼资面内爆的质煤量只浙发生家同时前性的袋平动包和转扫动。然而母当考理虑竖沾向地泰震时网，情根况就吃不这挣么简父单了话，这班时候欠，能灯够协行调结岗构的意同一良层楼诱面的粱墙顶颂节点振和柱虽顶节就点做以共同殿竖向张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