基于Seismostruct的框架结构抗震分析秦篁（湘潭大学土木工程与力学学院，湖南湘潭411105）摘要：介绍了应用 Seismostruct 对框架结构进行时程分析法和反应谱分析法的具体的建模及分析要点，通过对框架结构的加速度反应谱、顶点位移图和滞回曲线的分析，以及后处理的数据分析结果可以看出，运用 Seismostruct 分析抗震分析的正确性及可靠性都是可以保证的，为研究人员运用 Seismostruct 进行更为复杂的分线性分析工作奠定了基础。
关键词：时程分析法，地震波，反应谱based on Seismostruct of Frame structure seismic analysisqin huang（School of Civil Engineering and Mechanic，Xiangtan University，Xiangtan 411105）Abstract：This paper introduces the application of Seismostruct frame structure for time history analysis and response spectrum analysis of concrete modeling and analysis o f main points, through the stress nephogram of frame structure,displacement nephogram and acceleration analysis of the cloud, and the post-processing of the data analysis results can be seen that using Seismostruct seismic analysis of validity and reliability can be guaranteed, as the researchers use Seismostruct for more complex linear analysis work laid the foundationKey words：time history analysis method，seismic wave ,response spectrum1引言我国许多重要的城市如成都、兰州、西宁、乌鲁木齐和海城等均位于断层附近。
近场地震动的破坏作用在近年来的几次大的地震中都有所表现,对所获得记录的研究发现,这种断层附近的地震动时常伴随有较快的速度和位移脉冲。
这几次地震已经突出了近场地震动对位置接近断层的建筑物和生命线工程的重要性,鉴于此,目前许多学者开始关注近场地震动本身的性质以及其对结构的影响。
以近场地震动的脉冲特性为出发点,对比了近场脉冲型地震动和远场地震动作用下钢筋混凝土框架结构的反应,建议了在近场环境中可以用来估计结构破坏程度的地震动参数。
最近几次大地震 ,即美国Northridge地震 (1994, 1, 17)、日本Kobe地震(1995, 1, 16)、中国台湾集集(Chi- Chi)地震(1999, 9, 21)给人类社会带来重大财产损失和人员伤亡 ,引起工程界对地震工程各方面进行重新认识和思考。
由于这几次地震造成破坏的广泛性和特殊性 ,关于震害的合理解释必须首先识别这几次地震与历史上其它地震的不同之处。
这几次地震的最显著特点之一是 ,地震发生地点距城市市区很近 ,而且这种近断层地震动具有明显的长周期速度和位移脉冲运动 ,这是城区地震烈度很高的原因之一。
近几年 ,近断层地震动的特征和近断层地震动作用下工程结构的地震反应及抗震设计成为工程地震学、抗震工程学领域关注和重视的两个课题。
结构隔震技术是一种发展较快的地震防护技术 ,在土木工程中得到了较大规模的应用。
隔震结构在远震场地减震效果良好,但是近断层地震动的明显的长周期速度和位移脉冲运动可能对隔震建筑等长周期结构的抗震性能和设计带来不利影响,需要深入探讨。
2，抗震时程分析时程分析法是对结构动力方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。
时程分析法将地震波按时段进行数值化后，输入结构体系的振动微分方程，采用直接积分法计算出结构在整个给出各个时刻各个杆件的内力和强震时域中的振动状态全过程变形输入实际地震记录（选波）图1（代号ChiChi地震加速度反应谱)图2 (代号Friuli地震加速度反应谱)数值分析模型图3 Seismo模型本文采用的一榀单跨五层框架钢筋混凝土结构，模型简图如图一，跨度为4ｍ，高度为3ｍ。
主要参数为：框架柱为固接的矩形截面400ｍｍ*500ｍｍ，框架梁600ｍｍ*250ｍｍ*1000*150*150*375，在输入单向地震波时在地面两个节点同时施加x y z rx ry rz方向约束，其余每个节点都施加y z rx ry rz的约束。
施加的地震波为Friuli and Chichi两列波，分别加载地震波作用时时只在X 方向输入上述地震波。
地震波的频率范围。
从地震波如图一和图二中我们可以看出地震在作用40s以后，地震波的作用趋于平缓，所以我选取了0-40s的地震波。
数值分析结果图波作用下n116相对于n111的节点相对位移图图波作用下n116相对于n111的节点相对位移图图波作用下相对时程曲线图波作用下相对时程曲线图波作用下的滞回曲线图波滞回曲线3分析结果比较Chichi地震波和Friuli地震波作用同一模型下得出的关于，n116相对于n111的节点相对位移，相对时程曲线，滞回曲线，分析结果等，可以得出以下结论:在结构的抗震设计中，竖向地震波对结构的影响作用力较小，可以不考虑。
所以在本文中我只讨论了一个方向的地震作用对结构的影响。
地震作用调整系数与结构设计地震作用直接相关，我们知道由于结构在水平两个方向分量（X方向和Y方向）的地震波是随机的，这里取得是加速度最大值归一后依据抗震规范双向地震波作用折减幅值比为1:要求，沿结构同一个方向分别输入两列地震波后重新计算，具有较大目标的为地震作用最不利方向，即为地震波的输入方向。
工况1：输入单向地震波即结构X方向输入Friuli波，峰值加速度为；工况2：输入单向地震波即结构X方向输入Chichi波，峰值加速度同样为-35gal。
在siesmostruct输入上述地震波得到相对位移曲线如图4，图5；（图6）输入X方向Friuli地震波结构的相对位移时程曲线，（图7）为输入X方向Chichi 地震波结构的相对位移时程曲线。
从图中很明显的可以看出，两个相对位移的曲线形状有很大的区别，假如只在X方向输入Friuli地震波，节点相对位移大概会在地震波作用15秒以后达到最大值，但是在X方向输入Chichi地震波，节点相对位移大概会在地震波作用32秒以后达到最大值且以后变化不大。
Friuli地震波相对来说主要作用时间是在前面且很快进入平稳阶段，最大相对位移值为，而Chichi地震波作用下，前期一直较平稳，最大相对位移值为即Friuli地震波比Chichi地震波对结构相对位移影响较大。
从上述各图中可看出,不论结构是在Chichi地震波作用,还是在Friuli地震波作用,实测值的符合较好反应趋势相同,但是最大振幅相差较远，从这上面我们还不足以看出两者的区别，为了看出差别我们接下来讨论位移的情况。
接下来我们讨论在不同地震波下的顶点位移情况，在这里我选择堪固端为基点，其它顶点位移都是参照堪固端下的相对位移,其中堪固端位移如图4, 图5由图可知基点位移在任何时刻都是为零的。
其中顶点相对于基点的位移如图4图5，从图5中我们明显的可以看出，在Friuli地震波作用下的顶点位移要比Chichi波作用下的顶点位移大，当然我们这是对X方向位移的比较。
从图中我们可以看到在单向波地震作用下，由于我们把基点（这里的基点是堪固端）以上的位移除X方向外其它方向都约束住且我们认为模型在单向地震波作用下是理想模型即X方向地震波作用对Y方向不会产生位移。
所以我们可以从图4，图5单向地震波作用下Y方向的位移都是为零的。
同样我们可以从图4,5中可以看出结构在地震波作用下各个节点在Y方向是有位移的而且位移比较大。
在地震波作用力的循环往复作用下，得到结构的荷载－变形曲线（即滞回曲线）。
它反映结构在反复受力过程中的变形特征、刚度退化及能量消耗，是确定恢复力模型和进行非线性地震析的依据。
本模型结构或构件滞回曲线的典型形状为反S形，反S形反映了更多的滑移影响，滞回曲线的形状不饱满，说明该结构或构件和吸收地震能量的能力较差。
4 结论1)一榀框架的钢筋混凝土结构在加速度反应谱作用大的地震波作用下每个时刻的各个节点的位移比加速度反应谱作用小的地震波作用下每个时刻要大的多。
2)不太复杂的多层、小高层的钢筋混凝土结构，假如不考虑地震波维数的输入，将会对结构的抗震设计带来很大的影响。
3）对重要的建筑或严格控制层间侧移的结构，应考虑不同加速度反应谱地震波的影响。
4）反S形反映了更多的滑移影响，滞回曲线的形状不饱满，说明该结构或构件和吸收地震能量的能力较差。
5提高框架结构抗震性能的建议为提高框架结构的抗震性能，结合《工程结构抗震》课程及以上的分析，并参考抗震工程学（Aseismic Engineering）现提出以下建议。
1.柱梁强度比影响着自控框架结构的实际情况及其抗震性能，欲实现框架结构抗震的自控目的，拟定柱梁强度比ac，据实际情况，当梁比柱强的多的时候取较小值，否则取较大值。
2.框架柱上端的处理为使框架柱上端不产生塑性铰，以实现框架抗震自控的目的，必须对柱上端进行加强。
建议将柱上端强度提高10-30%，当梁比柱强时取较大值，否则取较小值。
3.柱子轴压比是影响框架柱塑性铰变形能力的主要因素之一，为保证框架柱铰的变形能力和延性，拟定轴压比n小于或等于，当不满足这个条件时，宜采用内埋工字钢的方法使得轴压比n满足上述要求4.框架结构的梁柱节点是保证框架有效地抗御地震作用的关键部件，它的破坏时剪切脆性破坏，变形能力极差，且同时使交与节点的梁，柱失效，所以应保证其不发生太重的剪切裂缝。
弯压剪作用的柱变形能力一般远比弯剪作用的梁差，且柱的破坏直接导致本层结构的失效。
主要参考文献[1] 王崇昌，王宗哲，钢筋混凝土弹塑性抗展结构的机构控制理论，西安冶金建筑工程学院学报，[2] 丰定国，王社良，抗震结构设计，武汉工业大学出版社，[3] 张谷琼，混凝土框架结构抗震设计深析，建筑科学，[4] 沈聚敏，周锡元，高小旺，刘晶波抗震工程学，中国建筑工业出版社湘潭大课程论文题目：框架结构抗震分析学院：土木工程与力学学院专业：结构工程学号： 1855姓名：秦篁指导教师：周靖导师：陈铖完成日期： 2013-11-20。