第2章 空间非线性动力分析模型的建立及动力特性分析

发电厂主厂房横向结构体系由汽机房排架、除氧煤仓间、横向框架、钢屋架、现浇钢筋混凝土楼板组成，汽机房屋架支撑在除氧间柱的牛腿上，形成联合结构。框排架是厂房骨架的主要承重构件，各个框架之间由屋面结构、屋盖纵横向支撑、现浇混凝土楼盖、柱间支撑等连接在一起，组成一个空间工作结构体系。主厂房纵向结构体系采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，由各柱列、纵梁、现浇钢筋混凝土楼板组成。主厂房横向结构体系承受竖向荷载、横向地震作用、吊车等水平荷载及风荷载，排架列柱与汽机房屋面结构铰接，纵向结构体系采用纵梁与框架柱刚接的结构形式，承受纵向地震作用、吊车等水平荷载及风荷载。由于生产工艺的要求，这种框排架结构体系空旷、布置复杂，空间整体性差，荷载传递路径不明确、不直接，从而导致抗震性能差。

结构抗震设计理论的基本内容可概括为地震动输入、结构模型化、结构反应分析及抗震设计原则等4个部分。限于结构抗震设计理论和强震观测记录水平的现状，为了工程分析与设计的方便、可行，实际应用中对于地震动输入和结构模型均引入了大量的假定、简化，其中包括平面模型假定和采用空间模型但仅考虑各单向水平地震作用下扭转效应对本输入方向结构效应影响的假定等。严格说来，平面模型假定，仅适用于外形规则，质量和刚度完全对称的结构。对于非规则结构而言，与偏心方向垂直的单向水平地震作用会产生平面扭矩，此扭矩不仅会对地震作用方向的结构效应产生影响，同时也会对偏心方向的结构效应产生影响。因此，对于非规则结构的抗震设计，只考虑抗侧力构件单纯抵抗结构某一主轴方向的地震作用并不安全。已有研究表明，对任何结构考虑多维地震输入都是必要的，地震地面运动和结构反应的多维性对于完全规则对称结构的实际意义并不大，因为规则对称结构在多维地震作用下的反应仍表现出明显的平面可分解性，将这类结构假定为平面模型且认为某主轴方向的抗侧力构件仅承担该方向的地震作用，既接近结构的实际受力机理又符合结构抗震设计的简化原则。而对于非规则结构，由于结构表现为平扭耦联反应，简单的平面简化方法将不符合地震中结构的受力情况，需采用空间计算模型并考虑双向水平地震作用下的扭转效应，过于简化的设计方法将会给结构的安全性带来隐患。

针对钢筋混凝土框排架结构特点，本章提出了空间计算模型，分别进行平面模型及空间模型的模态分析，研究不同模型相应的振型分布特点。针对动力分析结果，初步指出其结构的不均匀性及扭转振动的特点。