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地震预警器的合理布置

更新时间:2016-07-05

地震预警器能够良好的对地震作用起到预警作用,如何正确合理简便的布置预警器成为实际工程中的问题。通过合理布置使用简单方便的预警器能够在地震来临之前进行正确的预警,从而减少人员伤亡和经济损失。SAP2000具有强大的动力分析功能,能够较为准确的分析建筑物预警器的合理布置方式。沙广璟等[1]使用SAP2000对Pushover进行了分析研究,在研究结果上对塑性铰的合理大小取值根据软件的需要进行了调整,并对模拟得到的结果进行分析对比;同济大学的姜锐[2]对SAP2000静力分析的参数进行了适当的调整,从而达到了对层间位移角和结构变形进行了定量地分析,同时使用该软件对结构的薄弱点进行了分析研究,属于比较实用且简单的模拟方法;清华大学的魏勇等[3]使用SAP软件的Link的模块进行过力学参数的推导分析研究,提供了等效刚度及其他力学参数的确定方法,并使用该软件对剪力墙进行了模拟分析,将模拟分析得到的结果与试验数据进行了对比,发现两种结果值基本一致。

2.2.1 混合对照品溶液 分别精密称取各待测成分对照品适量,用甲醇制成质量浓度均为1 mg/mL的单一对照品贮备液。分别精密量取上述单一对照品贮备液各适量,用甲醇分组制成含水杨酸、香草酸、肉桂酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸、对香豆酸、富马酸质量浓度均为20 μg/mL的混合对照品溶液和含3,4-二羟基苯甲酸、酒石酸、丁香酸、原儿茶酸质量浓度均为20 μg/mL的混合对照品溶液。

1 工程概况

1.1 模型的建立

本文模拟的模型为12层6跨的钢筋混凝土框架现浇结构。建筑高为39.6m,长为21.6m,宽为15.0m,开间尺寸大小为3.60m。框架柱大小500mm×500mm,纵向梁大小400mm×600mm、横向梁大小400mm×800mm,楼板厚度120mm,混凝土强度等级为C30。结构平面布置图如图1所示。

图1 结构平面布置图

1.2 模拟参数的选取

模型输入抗震设防烈度为8度,加速为0.20g,场地类别为Ⅱ类,设计周期为0.40s,地震分组为第2组。把地震环境与场地条件当做初始变量,以达到对结构的线性分析和损伤统计计量的目的,时程分析法能够良好地反应出结构的动力变化,是现在应用较多且方便快捷的分析方式[4]。在进行分析前应首先对地震波进行正确选择,根据地震的不同种类对输入参数进行合理选择。国内外关于地震的研究资料显示,地震峰值、频谱特征、持时通常作为比较输入参数[5]

将EL-centro波、Taft波和人工波当做初始变量进行输入。在分析之前需要将加速度值进行调整,调整办法如公式(1):

2002年,我在自己的国语专辑中与她“合唱”了一首《我只在乎你》,希望那首歌可以穿越时空,帮我带去对她永远的歉意。

从上述两个图形的数据可以得到,建筑物的层间位移角与峰值加速度变化趋势在总体保持一致,上图能够良好的反映结构在不同地震波作用下的振动情况。将不同地震波作用下的层间位移角进行统计,具体结果见表2。

在动力分析过程中,结构的刚度、质量等参数不同分布情况均通过结构的振动频率和振型曲线来体现[6]。在遭遇地震之前,结构位移等参数的变化同结构自振频率、振型有着重要的联系。在分析建筑物强迫振动前必须分析建筑物的自振频率和振型[7]。建筑物1阶~8阶振型的模拟输出结果见表1。

图2 不同类型地震波的加速度时程图

表1 模拟振型结果

振型 周期(s) 振型质量参与比 质量参同比振型质量累加值UX UY RZ Sum UX Sum UY Sum RZ 1 0.85 0.81 0.00 0.00 0.81 0.00 0.00 2 0.76 0.00 0.79 0.00 0.81 0.78 0.00 3 0.71 0.00 0.00 0.81 0.81 0.78 0.81 4 0.28 0.11 0.00 0.00 0.91 0.78 0.81 5 0.24 0.00 0.13 0.00 0.91 0.91 0.81 6 0.23 0.00 0.00 0.11 0.91 0.91 0.92 7 0.17 0.05 0.00 0.00 0.95 0.91 0.92 8 0.13 0.00 0.05 0.00 0.95 0.95 0.92

图3 不同地震波建筑物层间位移角峰值与峰值加速度

1.3 结构模态分析

不同类型地震波的加速度时程曲线如图2所示。

2 小震作用下的时程分析

在8度地震区的小震荷载作用下,对比建筑物不同的位移角,根据位移角的不同合理地对预警器进行布置。通过分析,将不同种类地震波作用的位移角峰值和加速度峰值数据统计统计,数据结果如图3所示。

《高层建筑混凝土结构技术规程》中第3.7.3条规定,框架结构的层间位移与层高比值最大允许值不得超过1/550。上述表格内分析结果可以得出层间位移角最大值达到1/980,明显小于规范规定的1/550,说明框架结构的设计符合规范要求。从表3的层间位移角数据可以看出,层间位移角数值比较大出现的楼层分别为第3楼和第5楼。

式中,xi(t),a max为地震波的实际加速度曲线和峰值;xi′(t),atmax 为调整后的地震加速度曲线和峰值。

表2 不同地震波作用下层间位移角峰值

楼层编号 EL-centro Taft 人工波1 5.13 5.10 3.75 2 8.48 8.66 5.89 3 8.90 9.97 7.44 4 8.66 9.83 7.27 5 9.18 10.21 7.67 6 7.86 9.52 6.48 7 7.28 8.91 6.56 8 6.51 7.40 5.95 9 5.55 6.92 5.21 10 4.46 5.66 3.76 11 3.27 4.24 2.53 12 2.17 2.80 1.28

2018年1-8月,我国成品油消费量为21394万吨,同比增长1.7%,增速较去年同期回升0.2个百分点(统计局口径);成品油产量为24269万吨,同比增长3.5%,增速较去年同期回升0.9个百分点。国内汽油、煤油、柴油供需差均扩大,合计达2337万吨,较去年同期扩大538万吨;成品油净出口增速有所反弹,汽、煤、柴油净出口量达到2904万吨,同比增加645万吨,增长28.6%。由于产能扩张加快,尽管炼油效益较好,2018年以来全国炼厂开工率下降至70.3%,较2017年全年水平降低3.4个百分点。在结构上表现为主营炼厂开工率下降较大,地方炼厂开工率反而继续提升。

表3 不同地震波下结构的峰值加速度(m/s2

楼层编号 EL-centro Taft 人工波1 0.39 0.22 0.49 2 0.95 0.53 1.07 3 1.37 0.84 1.32 4 1.59 1.50 1.45 5 1.61 1.54 1.44 6 1.50 1.50 1.37 7 1.31 1.35 1.38 8 1.25 1.32 1.42 9 1.40 1.24 1.41 10 1.63 1.49 1.40 11 1.79 1.73 1.50 12 2.01 1.89 1.68

从图3的基本数据可以看出,在人工波荷载下,建筑物各个楼层的峰值加速度值变化不大,3条曲线的基本走势相同,曲线的最小值和最大值数值大小表现一致。从表3中可以得出,建筑物的峰值数值较大的楼层分别是第4层,5层,11层,12层。

将3种地震波各个按照规定进行调整,把调整得到的数据加到建立的模型中,使用该模型进行时程分析研究,得出建筑物的不同层间位移角和加速度峰值,具体数值如图4所示。

3 中震作用下的时程分析

图4 不同地震波作用下结构层间位移角及加速度峰值

党的十六大以来,广东水利成就非凡,民生水利品牌不断涌现。这期间,遍及全省的数千座病险水库经过除险加固,粤东西北地区的农村饮水安全问题基本解决,珠三角规划纲要四年大发展水利重点项目效益凸显,水库移民的生产生活条件正在发生着根本性的改善,以水生态环境建设为主要内容的城市综合治水工作成绩裴然,而规模宏大的全省城乡水利防灾减灾工程胜利收官,更是为广东水利写下了浓墨重彩的一笔,为广东江河安澜、人水和谐发挥了重要作用,在社会上产生了广泛深入的影响,成为这个时期打得出叫得响的水利品牌。

在对建筑物进行小震荷载作用后,对建筑物进行施加中震荷载作用。在中震荷载作用下对得出的模拟数据进行分析对比,利用数据的分析得出预警器的正确安装位置。

对上述表格的数据进行综合分析可以看出,楼层减速度和层间位移角较大的数值出现在第3层,4层,5层,6层,11层,12层,所以应该将预警器安置在第3层,4层,5层,6层,11层,12层。

(2)在工业化市场中,供求关系及大的影响了自动化技术在市场上的发展,这也是影响自动化技术在我国市场份额,我国在国际出口重型机械所占比重小的直接原因。由于我国发展起步晚,所以我国国内很少有发展重型机械的大企业,而仅有的少数小企业由于种种原因的限制,所以最终导致这样的市场现象。而国家应尽快扶持企业的发展,加快供给侧改革,调整市场供给。

对比上图可以看出,在中震作用下结构进入塑性阶段,层间最大位移角达到1/340,同时小于规范中要求的限值1/50。通过上图可以看出结构的层间位移角和加速度峰值最大值出现在层间3层,4层,5层,6层,11层,12层。在中震作用下得到的结构与小震作用下的结果相同。通过上述分析可以得到预警器应该布置在3层,4层,5层,6层,11层,12层。

按照合理布置预警器的基本方法,当预警器在水平方向布置时,可以在建筑物的附近设置布置点,将预警器在水平地面上安置牢固,在预警器周围安装隔离装置保证预警器的安全,同时保证预警器能够采集到向上的地震波,通过合理设置预警器的档位变化对不同的波进行采集并且进行预报。把地震预警器放置在建筑物的几何中心时,地震预警器内部的三轴加速度采集器在水平方向采集的数据是水平向地震数值,当采集到地震4个方向的地震数据时,通过数据的变化来确定地震发生的方向从而引起地震报警器的报警,及时通报以确保减少人员的伤亡。

4 结论

本文通过有限元分析软件SAP对12层6跨的钢筋混凝土框架结构进行模态分析,分析结果显示结构的模态质量、固有频率等参数符合相关规范限值的要求。

分别对模型进行小震作用下和中震作用下的时程分析发现,中震作用下的数据对小震作用下数据进行了良好的校核。根据模拟和综合分析可得,在该12建筑物中,地震预警器合理地安置布设楼层分别为第3层,4层,5层,6层,11层,12层。

参考文献

[1]沙广璟,何若全.SAP2000在静力弹塑性分析时塑性铰的修改[J].苏州科技学院学报(工程技术版),2007(3):1-4.

[2]姜 锐.SAP2000n在静力弹塑性分析中的应用[J].郑州大学学报(工学版),2004(4):20-23+28.

[3]魏 勇,钱稼茹.应用SAP2000程序进行剪力墙非线性时程分析[J].清华大学学报(自然科学版),2005(6):740-744.

[4]李建亮,赵 晶,李福海.结构抗震设计时程分析法的分析研究[J].四川地震,2011(4):25-28.

[5]杨 溥,李英民,赖 明.结构时程分析法输入地震波的选择控制指标[J].土木工程学报,2000,33(6):33-37.

[6]吕元光.关于高层建筑结构自振周期的分析[J].兰州科技情报,1994,23(5):3-5.

[7]岳祖润,周宏业,陈幼平.某花园大厦的三维地震反应分析[J].工程抗震,1999,(2):3-7.

李婷,王安学,刘蒙,李凌敏
《北方建筑》 2018年第2期
《北方建筑》2018年第2期文献

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