滨州奥林匹克体育馆抗震分析研究

沈鸿珍　刘　鹏

(1．滨州学院，山东滨州　256600;　2．山东省滨州市滨城区水利局，山东滨州　256600)



滨州奥林匹克体育馆抗震分析研究

沈鸿珍1刘鹏2

(1．滨州学院，山东滨州256600;2．山东省滨州市滨城区水利局，山东滨州256600)

摘要:以滨州奥林匹克体育馆大跨空间结构为研究对象，采用时程分析法，分别进行了结构在单向和三向地震行波输入作用下的地震响应分析，对比了反应谱法和时程分析在地震荷载作用下的结构响应，并通过软件 SAP2000对大跨度管桁架拱的组合结构进行了分析，得到了其动力特性及振动规律。

关键词:SAP2000，反应谱分析，时程分析

0　引言

大跨度管桁架屋盖体系的特点:

1)抗压和抗扭性能好;2)荷载对钢管结构的作用效应比其他截面形式结构的效应要低得多;3)维护方便。

本文以某体育馆大跨空间结构为研究对象，采用时程分析法，反应谱法对大跨空间网架结构分别进行了地震响应分析。首先用时程分析法分别进行了结构在单向和三向地震行波输入作用下的地震响应分析，然后对比了反应谱法和时程分析法在地震荷载作用下的结构响应(包括内力、位移等)，所得结果可供同类型工程设计参考。

1　工程概况

屋盖结构宽度为105 m;南北跨度165 m，地上3层，局部地下1层，钢结构部分为空间桁架结构［1，2］。总建筑面积:19 610 m2，抗震设防烈度:7度;抗震设防类别为Ⅱ类，见图1。

2　计算模型和软件

利用通用结构分析与设计软件SAP2000对大跨度管桁架拱的组合结构进行了分析［3］，求得其动力特性及振动规律。落地拱的杆件为铰接连接，钢管拱大部分采用三向固定铰接［4］，见图2。

图1　滨洲奥林匹克体育馆效果图

图2　体育馆屋盖在SAP2000中的模型

2．1模态分析

考虑到高阶振型，此振型对地震内力影响不大。我们只要把前几个振型组合起来，截取结构前50阶的振型进行分析［5］。

采用子空间迭代法，结构的前20阶自振频率见表1，自振特性分析［6，7］如图3所示。

表1　体育馆屋盖前20阶周期　Hz

2．2结论

1)结构的自振频率的频域较宽且分段密集，与之相应的振型曲线比较复杂。

图3　自振特性分析

2)频谱分布变化均匀，跳跃现象不明显，体现了自振频率分布密集，振型复杂的动力特性［8，9］。

3　反应谱分析与时程分析结果

图4　反应谱与时程曲线

图5　Elcentro波时程侧拱上弦曲线

本文采用时程分析法和反应谱法对该结构进行多遇地震下验算。根据规范的要求，地震波加速度为70 cm/s2。唐山地震波北京观测点的南北分量较为合适。该地震波作用时长为59．92 s，峰值加速度为55．49 cm/s2，阻尼为0．02［11，12］。

JGJ 61—2003网壳结构技术规程规定采用分解反应谱法进行网壳结构地震效应计算时可取前50阶振型参与组分析需要考虑的问题，Aashto8 2006反应谱与唐山谱时程分析取结构前25阶振型进行组合，因为没有考虑两个方向地震反应出现峰值的相关性［13］。

几点体会:

1)对于大跨空间网壳结构，采用反应谱法进行分析时可能导致过于保守或过于危险的结论。

图6　主拱下弦反应谱与时程曲线

图7　Elcentro波最高点97号节点时程分析加速度曲线（单位：mm/m3）

2)由图4～图7看出反应谱分析法造成的误差大小与地震波的选取有关，在工程设计中应该引起重视。从得出的图表看唐山谱比较实用［14，15］。

3)利用时程分析法来计算滨州奥利匹克体育馆结构在多维地震作用的响应是可行的，有效的。

4)时程分析结果表明，滨州奥利匹克体育馆桁架的位移和挠度均满足抗震规范设计要求。

参考文献:

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［2］JGJ 61—2003，网壳结构技术规程［S］．

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中图分类号:TU352

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0040-02

收稿日期:2016-04-10

作者简介:沈鸿珍(1983-)，男，硕士;刘鹏(1976-)，男，工程师

Analysis and research of seismic resistance of Olympic gym in Binzhou

Shen Hongzhen1Liu Peng2
(1．Binzhou University，Binzhou 256600，China; 2．Water Conservancy Bureau of Bincheng District of Binzhou in Shandong Province，Binzhou 256600，China)

Abstract:Taking the large-span space structure of Olympic gym in Binzhou as the research target，applying time-history analysis method，respectively carries out the seismic response analysis of the structure under single direction and tri-direction seismic wave，compares the structural response of response spectrum and time-history analysis under the seismic load action，finally obtains it dynamic properties and vibration law．

Key words:SAP2000，response spectrum analysis，time-history analysis