双肢柱不等节间叠层空腹桁架结构弹性时程分析

在土木工程领域，结构抗震设计是一个极其重要的研究方向，随着高层建筑和多层建筑的增多，如何提高建筑结构在地震作用下的安全性和稳定性显得尤为重要。本文所探讨的“双肢柱不等节间叠层空腹桁架结构弹性时程分析”，就是基于这样的背景提出的。 文章中提到的“双肢柱”是指一种结构形式，它由两个平行的柱肢组成，并通过横梁（腹杆）连接。在抗震结构设计中，双肢柱以其良好的整体性能和承载力，常被用于提高结构的稳定性和抗震能力。 接着，文章中提到的“空腹桁架”是一种特殊的桁架结构形式，它的特点是没有斜腹杆，因而称之为“空腹”。空腹桁架相比传统的实腹桁架，具有自重轻、传力明确、结构合理性以及可以实现较大跨度的优点。这种结构的受力以弦杆轴力为主，可以有效地平衡弯矩，减少了杆件的尺寸和重量，使得整体结构更加轻盈，有利于节约材料和减少施工难度。 文章中所说的“不等节间叠层空腹桁架结构”，指的是在空腹桁架结构中，通过改变腹杆的间隔和长度，来实现结构不同层间的叠加，从而形成一个整体的多层结构。这种结构设计的关键在于如何合理安排不同层间桁架的连接方式，以及如何通过结构设计满足抗震的需求。 作者林扬在研究中指出，普通分离式外套框架加层结构存在的问题包括底层柔性大、抗侧刚度突变以及底层跨度大等。针对这些问题，他提出了利用双肢柱空腹桁架外套加层结构形式，并进行了优化筛选。研究发现，斜腹杆双肢柱的抗侧刚度较大，有利于抗震。在动力特性分析和时程反应分析中，林扬使用了SAP2000有限元程序进行了模拟分析。 通过动力特性分析，可以了解到结构在无外力作用下的自然振动特性，比如自振周期和振型质量参与系数。这些参数对于评估结构的抗震性能至关重要。本文的研究结果表明，随着加层层数的增加，结构的基本周期延长，振型参与质量系数增大，且Tt/T1之比逐步增大，这表示结构的动力性能逐渐变得更好。 此外，在典型的地震波作用下，对于八度设防烈度和不同类别的场地土条件，结构的层间位移和层间位移角都远低于抗震规范的限值要求。这一分析结果表明，双肢柱不等节间叠层空腹桁架结构对于既有砖砌体结构的加层改造是安全可行的。 总结来说，本文通过有限元分析软件SAP2000，对双肢柱不等节间叠层空腹桁架结构进行了一系列的动力特性和弹性时程分析，证明了这种结构在提高底层抗侧刚度、控制结构变形、减少层间位移等方面的优越性。这种结构形式适用于多层建筑的加层改造，并为今后的相关结构设计提供了理论依据和技术支持。