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1、建筑构造振动控制分析1模态分析所谓模态分析就是通过计算构造的振型及其对应的自振周期来确定构造动力特性的一种分析方法。作为构造的一种固有特性，构造的振型和自振周期是反映构造动力特性的重要参数之一，它们能够反响在动力荷载作用下构造的动态位移响应、加速度响应和速度响应，是进行构造动力分析的基础。本构造模态的求解采用itz向量分析方法。itz向量法考虑了动力荷载的空间分布，能够为后面时程分析提供更准确的振型根据。采用SAP2000软件首先对构造进行了模态分析，进而得到了三种构造方案的前十阶振型的自振周期，结果见表2。由表2可知，构造的自振周期与高层构造的布置方案密切相关，随着构造抗侧刚度的增大，构造的
2、自振周期相应减小，其中布置中心支撑方案2的高层构造的刚度最大，自振周期最小;布置偏心支撑方案的高层构造的刚度次之，自振周期要比方案2大;方案1纯框架高层构造在三种方案中刚度最小，自振周期就最大。讲明各种形式的支撑钢框架对高层构造的抗侧能力都是有利的，使得构造的整体刚度大大增加。2时程分析构造的地震反响的时程分析方法，是一种动力计算方法，用地震地面加速度时程作为输入，计算得到构造随时间变化的地震反响。时程分析方法既考虑了地震动的振幅、频率和持续时间三要素，又考虑了构造的动力特性，能比拟真实的描绘构造地震反响的全经过。时程分析的目的是对各种高层构造控制案在地震鼓励作用下的响应进行比拟分析，比拟两种
3、支撑形式的控制效果。时程分析方法建立在动力方程的基础上，动力平衡方程形式如下:式中，t为时间;K为刚度矩阵;C为阻尼矩阵;M为一对角质量矩阵;u为构造的位移。本文选择类场地土的地震记录Elcentro波和兰州波，对构造进行地震作用下的时程分析。2.1地震作用下的响应分析输入Elcentro波和兰州波，对实例模型进行地震作用下的响应分析，观察模型的三种方案在8度基本地震鼓励(0.20g)下的顶部位移和加速度控制效果。实例模型地震响应的顶部位移、加速度的峰值及控制效果见表3，顶部位移、加速度时程曲线见图3图6。由上述图表可看出，在对实例模型的三种方案地震响应比拟后可知:(1)Elcentro波鼓励
4、下布置中心支撑的方案2顶部位移峰值为5.73cm，与纯框架高层构造的方案1相比，控制效果为40.3%，布置偏心支撑的方案3顶部位移峰值为6.42cm，控制效果为33.1%。兰州波鼓励下布置中心支撑的方案2顶部位移峰值为1.71cm，与纯框架高层构造的方案1相比，控制效果为46.4%，布置偏心支撑的方案3顶部位移峰值为2.04cm，控制效果为36.1%。兰州波鼓励下的顶层位移响应控制效果均要好于Elcentro波鼓励下的控制效果。在两种不同地震鼓励作用下，布置中心支撑的方案2顶层位移响应的控制效果均要优于布置偏心支撑的方案3。这是由于支撑框架对构造抗侧能力的奉献，使得高层建筑构造的抗侧刚度大大提
5、高，有效的控制了地震作用下构造顶部的位移响应。(2)Elcentro波鼓励下布置中心支撑的方案2顶部加速度峰值为103.50cm/m2，与纯框架高层构造的方案1相比，控制效果为39.7%，布置偏心支撑的方案3顶部加速度峰值为119.14cm/m2，控制效果为30.6%。兰州波鼓励下布置中心支撑的方案2顶部加速度峰值为139.97cm/m2，与纯框架高层构造的方案1相比，控制效果为41.7%，布置偏心支撑的方案3顶部加速度峰值为165.33cm/m2，控制效果为31.1%。兰州波鼓励下的顶层加速度响应控制效果均要好于Elcentro波鼓励下的控制效果。在两种不同地震鼓励作用下，布置中心支撑的方案
6、2顶层加速度响应的控制效果均要由于布置偏心支撑的方案3。这是由于撑框架提高了构造的抗侧刚度，有效的控制了地震作用下构造顶部的加速度响应。2.2基底剪力时程分析构造基底剪力是衡量构造性能的一个重要指标。表4给出了三种构造在两种不同地震鼓励作用下基底剪力的最大值。由表4可知，Elcentro波作用下，三种构造的基底剪力最大值分别为3989.38、11878.63和10023.18kN;兰州波作用下，两种构造的基底剪力最大值分别为2931.71、8901.26和7891.43kN。综上，布置支撑的方案2、3在两种不同地震鼓励作用下的基底剪力最大值均大于纯框架高层构造的方案1，而且布置中心支撑的方案2
7、的基底剪力要大于布置偏心支撑的方案3的。这讲明支撑框架能够有效的提高高层框架构造的抗侧刚度，使得构造在地震作用下承当的水平剪力加大。3结语(1)布置支撑的高层构造的自振周期较纯框架高层构造的要小些，这是由于支撑框架的刚度对高层框架构造的抗侧能力是有利的，使得构造的整体刚度大大增加。(2)与方案1相比，在两种不同地震鼓励作用下高层支撑构造的顶部最大位移值和最大加速度值均要小些，而基底剪力最大值要大些，这讲明在多遇地震作用下支撑框架由于平面内具有较大的刚度，能够耗散大部分地震能量，这对高层框架构造的抗震性能是有利的。(3)两种支撑方案相比，在两种不同地震鼓励作用下布置中心支撑方案2的振动控制效果要优于布置偏心支撑的方案3，这是由于布置中心支撑的方案2的抗侧刚度大，对高层框架构造的振动控制效果要好。(4)在罕遇地震作用下，支撑作为弯曲构件，是抗震设防的第一道防线，首当其冲，以本身的毁坏来耗散地震中的大部分能量，可减小构造的层间位移，框架是抗震设防的第二道防线，两者协同工作，大大提高了高层框架构造的抗震性能。本文分析和计算表明，支撑能够很好地控制高层建筑构造的振动，对于减少构造的地震响应、提高构造的抗震性能非常有效。因而将支撑运用到土木工程高层建筑构造的设计中是将来防灾减灾一个重要的研究方向，也是一种比拟理想的选择。但在实际工程中，选择什么样的支撑形式，还有待进一步研究。