method

作者简介

:

孟宪萍

,

女

,

1966

年出生

,

主要从事建筑结构设

计及建筑咨询。

收稿日期

:

2008

-

03

-

25

1

引言

我国

《

建筑抗震设计规范

》

(

G

B50011

-

2001

)

第

5

章对时程分析法的使用情况作出了规定

。时程分

析法又称为直接动力法或逐步积分法

。采用时程分

析法可以计算出结构在地震过程中每一瞬时的反应

,

可用来求解建筑结构的几何及物理线性与非线性动

力响应

。

与经典的反应谱方法相比

,

有很多的优点

,

但是它也存在许多不足

,

主要有计算模型的合理选择

困难

;

地震波输入的不确定性

;

在计算过程中要进行

刚度矩阵等的不断修正

,

每一时刻的结果都受到此刻

之前的结果的影响等

,

导致计算分析工作量较大

。虽

然目前在结构弹塑性时程分析时

,

结构动力增量微分

方程已有较为成熟的算法以及相关的大型分析软件

可以利用

,

但是其计算分析工作量仍然十分繁重

,

不

但耗费机时

,

结果处理复杂

,

而且同计算者本身的经

验和对结构在地震作用下的损伤形态和破坏顺序的

假定相关

,

这些都带有一定的主观性

。但是随着计算

机的普及

,

时程分析法正逐步被抗震规范接受

。本文

在详细阐述了时程分析法基本原理基础上

,

结合

mat

2

lab

语言编制了时程分析法求解建筑结构地震响应的

计算程序

,

并以一三层钢筋混凝土结构为例进行验

证

。

2

时程分析法基本原理

2

.

1

结构在地震作用下的动力微分方程

多自由度体系建筑结构在地震作用下的运动运

动微分方程为

[M

]{

x

・

・

}

+

[C

]{

x

・

}

+

[

K

]{

x}

=

-

[M

]{

x

・

・

g

}

(

1

)

其中

,

[M

],

[

C

],

[

K

]

分别为建筑结构质量

、

阻尼

和刚度矩阵

,

{

x

・

・

g

}

为地面运动加速度

。

2

.

2

建筑结构的计算模型

建筑结构计算模型一般应根据结构形式及构造

特点

、

分析精度以及计算机容量等情况确定

。用时程

分析法求解时

,

由于计算工作量大

,

在尽量真实再现

结构动力反应特点的前提下

,

尽可能对结构予以简

化

。

对于传统的多层房屋结构

,

最简单且应用最广的

模型是层间剪切模型

,

如图

1

所示

,

在这种模型中

,