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點支式玻璃幕墻系統耦合動力分析

來源:中國幕墻網收集整理  作者:張杰 呂令毅  日期:2006-11-20
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[摘 要]本文在建立幕墻--結構耦合振動控制微分方程的基礎上,探討了動力偶合效應對點支式幕墻動力響應的影響。分析結果表明:幕墻對地震作用存在放大和削弱兩種趨勢.現行規范中的地震荷載取值在某些情況下偏于不安全。筆者就此提出了相關的修正方法,本文可作為制定相關規范的理論依據。

[關鍵詞]點支式
2幕墻諧響應分析
由式(6)和式(T)可知,結構剛度,幕墻系統剛度以及地面運動頻率是幕墻動力響應的主要影響因素。以下基于耦合的數學力學模型—式(6)、式(7),以簡諧波作為輸入,研究結構自振周期,幕墻系統自振周期和地面運動周期對幕墻粉合動力響應的影響。研究對象為一5層框架,層高5m,每層質量M=2000t,幕墻結構質點m=200kg。結構自振周期為t1,幕墻系統自振周朋為t2,地面運動的周期T3,,幕墻加速度放大系數Υ即幕墻質點加速度與結構在同一高度處加速度之比值。令T2=1.5S, T3=0.3S,變化T1計算Υ,得到T1-Υ曲線。令T1=0.3s, T3=0.3S,變化T2計算Υ.得到T2-Υ曲線。令T1=0.3s,T2=1.0S,變化T3計算Υ,得到T2-Υ曲線。計算結果見圖3。


3幕墻地震分析
簡諧波周期性強,有利于研究結構的動力特性。但是若將現有的地震波記錄作為輸入,則能更好地摸擬結構在未來地展波下的真實反應。將El-Centro波作為動力響應分析的輸入波,對第2節中的框架進行時程分析。圖4為不同結構自振周期下的幕墻地震荷載與自振周期關系曲線,其中T1=0即結構為剛體的情況。圖5為地成荷載反應譜曲面,即以建筑物自振周期T1作為x坐標,幕墻自振周期T2作為Υ坐標,幕墻地震荷載Fx,作為z坐標,建立的地震反應譜曲面。



4 幕墻規范地震荷載取位探討
以上諧分析與時程分析的結果表明,點支式幕綺系統對結構傳來的振動即可能放大也可能削弱。只有當幕墻系統剛度極大時,幕墻的振動才與結構保持同步。結構自振頻率接近于地面運動頻率時,幕墻加速度放大系數最小。地面運動頻率接近于幕墻自振頻率時,幕墻系統將放大結構傳來的振動。當幕墻系統與結構的自振頻率均較大時,幕墻系統引起的地展荷載最大。幕墻系統或結構的自振頻率較小時.幕墻系統引起的地震荷救也較小。


文獻[8]中規定了玻璃的地震荷載取值,玻璃平面外的分布水平地震荷載作用可按下式計算:

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