西安建筑科技大学 陕西西安
摘要：本文利用SAP2000对六层混凝土框架结构进行不同方法下的抗震性能分析，得到在不同方法下结构的顶点最大位移、最大内力和最大加速度。分析结果表明：规范反应谱法的结构位移大于模态叠加法和直接积分法；模态叠加法的结构加速度大于规范反应谱法和直接积分法；规范反应谱法结构的内力大于规模态叠加法和直接积分法。通过三种方法的对比分析，更好的确定混凝土框架结构在地震作用下的反应，更好的理解结构地震分析的研究方法。具有一定的理论价值和实践价值。
关键词：SAP2000；框架结构；地震反应
1 引言
SAP2000 是一个简单实用的软件，它汇集了大部分国家与地区的现行规范，可以进行荷载计算，静力与动力分析，线性与非线性研究，从而完成对钢框架，混凝土框架等结构的设计。本文就是依据软件强大的建模分析功能，对 6层混凝土框架结构模型作出三种不同方法下的地震反应分析，给工程设计提供参考。
2 结构地震反应分析
2.1模型简介
假定一6层框架结构模型，平面尺寸为61.4 m×16.2 m，总高度 22.20 m，首层层高为4.2m，其他各层均为 3.6 m。抗震设防烈度为8度，场地土为Ⅱ类土，设计地震分组为第一组，框架抗震等级为三级。框架柱混凝土等级 C40，梁板混凝土等级均为C30，钢筋均为 HRB400。梁截面尺寸300 mm×600 mm 柱截面尺寸 600 mm×600 mm。
2.2地震反应分析
本文利用SAP2000快速建模功能进行框架的建立，主梁与柱节点采用隔板（Diaphragm）连接，次梁采用铰接，符合刚性楼盖假定。柱与基础采用固端连接。定义材料并赋予给特定截面，定义荷载，定义质量源，选取常用的EL-CENTRO波作为输入的地震波，接着再分别定义好三种工况，进行结构抗震性能分析。
2.3结构模态分析
运行SAP2000 模态分析的选项，得到该结构的主要前3阶阵型参与系数和周期。该结构前三阶周期分别：0.9336s，0.87752s，0.85637s。对于第一振型自由度质量参与系数UX =0.84，UZ UY约等于0。因此可以判断第一振型属于 X 方向的平动；对于第二振型屏东自由度质量参与系数UY= 0.85，UZ UX约等于0。因此可以判断第二振型属于 Y 方向的平动；对于第三振型自由度质量参与系数 RZ =0.85，UZ UY UX约等于0。因此可以判断第三振型主要以扭转为主。
2.4不同方法下的地震反应分析
本文利用规范反应谱法，模态叠加法和直接积分法三种方法分别对结构进行地震弹性反应分析，得到结构对应的顶点最大位移，最大加速度以及相应的内力反应（轴力和弯矩），旨在考查三种方法在本文结构上反应的差异，为结构抗震验算提供一些参考。具体的反应结果见下表。
表1 结构顶点相对位移
表2 结构反应最大加速度
表3 结构最大内力反应（轴力和弯矩）
从表格数据可以得到三种工况模式下楼层最大（相对）位移依次是：反应谱法29.30mm，模态分析法28.60mm，直接积分法为29.14mm。三种结果相差不大，符合弹性分析要求。其中规范反应谱法的反应最大，对混凝土框架进行抗震弹性验算宜采用该方法。反应普法，模态叠加法与直接积分法的顶点位移角分别为
均满足小于
的规范要求。
上述表格还可以得到结构顶点的（相对）加速度，分为是：反应谱法1713.98mm/s²，模态叠加法1976.82mm/s²，直接积分法1951.83mm/s²。可知，就加速度而言，模态叠加法>直接积分法>规范反应谱法。可以得到结构的最大反应内力，分别是：反应谱法的
，模态叠加法的
，直接积分法的
。从结果来看，加速度的规律与位移的规律呈正相关，结构设计内力弹性阶段由反应谱法和模态叠加法控制。
3 结论
本文通过SAP2000软件对一6层混凝土框架结构运用了三种不同方法进行了地震弹性分析，得到如下结论：规范反应谱法下的结构最大位移大于模态叠加法和直接积分法；模态叠加法下的结构加速度大于规范反应谱法和直接积分法；规范反应谱法下结构的内力大于规模态叠加法和直接积分法。综合分析三种方法的运行结果相差不大，满足抗震的弹性验算。
但是本文还存在一些不足，如本文仅对某一结构模型进行分析，不足以得出广泛适用的规律。此外 SAP2000功能众多，有待利用该软件对结构作出更深入地研究。
参考文献：
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[4] 北京金土木软件技术有限公司. SAP2000 中文版使用指南 [M]. 人民交通出版社，2012.
论文作者:屠光续
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/24
标签：结构论文; 三种论文; 位移论文; 混凝土论文; 加速度论文; 模态论文; 积分论文; 《基层建设》2019年第22期论文;