濱州奧林匹克體育館抗震分析研究

沈鴻珍　劉　鵬

(1．濱州學院，山東濱州　256600;　2．山東省濱州市濱城區水利局，山東濱州　256600)

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濱州奧林匹克體育館抗震分析研究

沈鴻珍1劉鵬2

(1．濱州學院，山東濱州256600;2．山東省濱州市濱城區水利局，山東濱州256600)

摘要:以濱州奧林匹克體育館大跨空間結構為研究對象，采用時程分析法，分別進行了結構在單向和三向地震行波輸入作用下的地震響應分析，對比了反應譜法和時程分析在地震荷載作用下的結構響應，并通過軟件 SAP2000對大跨度管桁架拱的組合結構進行了分析，得到了其動力特性及振動規律。

關鍵詞:SAP2000，反應譜分析，時程分析

0　引言

大跨度管桁架屋蓋體系的特點:

1)抗壓和抗扭性能好;2)荷載對鋼管結構的作用效應比其他截面形式結構的效應要低得多;3)維護方便。

本文以某體育館大跨空間結構為研究對象，采用時程分析法，反應譜法對大跨空間網架結構分別進行了地震響應分析。首先用時程分析法分別進行了結構在單向和三向地震行波輸入作用下的地震響應分析，然后對比了反應譜法和時程分析法在地震荷載作用下的結構響應(包括內力、位移等)，所得結果可供同類型工程設計參考。

1　工程概況

屋蓋結構寬度為105 m;南北跨度165 m，地上3層，局部地下1層，鋼結構部分為空間桁架結構［1，2］。總建筑面積:19 610 m2，抗震設防烈度:7度;抗震設防類別為Ⅱ類，見圖1。

2　計算模型和軟件

利用通用結構分析與設計軟件SAP2000對大跨度管桁架拱的組合結構進行了分析［3］，求得其動力特性及振動規律。落地拱的桿件為鉸接連接，鋼管拱大部分采用三向固定鉸接［4］，見圖2。

圖1　濱洲奧林匹克體育館效果圖

圖2　體育館屋蓋在SAP2000中的模型

2．1模態分析

考慮到高階振型，此振型對地震內力影響不大。我們只要把前幾個振型組合起來，截取結構前50階的振型進行分析［5］。

采用子空間迭代法，結構的前20階自振頻率見表1，自振特性分析［6，7］如圖3所示。

表1　體育館屋蓋前20階周期　Hz

2．2結論

1)結構的自振頻率的頻域較寬且分段密集，與之相應的振型曲線比較復雜。

圖3　自振特性分析

2)頻譜分布變化均勻，跳躍現象不明顯，體現了自振頻率分布密集，振型復雜的動力特性［8，9］。

3　反應譜分析與時程分析結果

圖4　反應譜與時程曲線

圖5　Elcentro波時程側拱上弦曲線

本文采用時程分析法和反應譜法對該結構進行多遇地震下驗算。根據規范的要求，地震波加速度為70 cm/s2。唐山地震波北京觀測點的南北分量較為合適。該地震波作用時長為59．92 s，峰值加速度為55．49 cm/s2，阻尼為0．02［11，12］。

JGJ 61—2003網殼結構技術規程規定采用分解反應譜法進行網殼結構地震效應計算時可取前50階振型參與組分析需要考慮的問題，Aashto8 2006反應譜與唐山譜時程分析取結構前25階振型進行組合，因為沒有考慮兩個方向地震反應出現峰值的相關性［13］。

幾點體會:

1)對于大跨空間網殼結構，采用反應譜法進行分析時可能導致過于保守或過于危險的結論。

圖6　主拱下弦反應譜與時程曲線

圖7　Elcentro波最高點97號節點時程分析加速度曲線（單位：mm/m3）

2)由圖4～圖7看出反應譜分析法造成的誤差大小與地震波的選取有關，在工程設計中應該引起重視。從得出的圖表看唐山譜比較實用［14，15］。

3)利用時程分析法來計算濱州奧利匹克體育館結構在多維地震作用的響應是可行的，有效的。

4)時程分析結果表明，濱州奧利匹克體育館桁架的位移和撓度均滿足抗震規范設計要求。

參考文獻:

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中圖分類號:TU352

文獻標識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0040-02

收稿日期:2016-04-10

作者簡介:沈鴻珍(1983-)，男，碩士;劉鵬(1976-)，男，工程師

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