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考虑玻璃刚度的高层幕墙地震响应数值分析

2012-02-13杨颜志金先龙

振动与冲击 2012年8期
关键词:有限元结构模型

杨颜志,金先龙,2,王 建,李 烨

(1.上海交通大学 机械与动力工程学院,上海 200240;2.上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240;3.华东建筑设计研究院有限公司,上海 200002)

玻璃幕墙作为一种新型建筑结构,由于具有其它结构无法比拟的优点已被广泛地应用于建筑物的外部装饰[1-2]。然而玻璃幕墙本身的结构特点,给工程设计尤其是灾害条件下的极限设计带来了一定的挑战。

一般认为玻璃幕墙结构的力学性能主要由幕墙支承结构决定,玻璃本身对幕墙影响不大,因此在相关研究中往往忽略玻璃因素,或者将玻璃等效为质量施加于幕墙支承结构[3]。然而对于超高层悬挂式幕墙结构,由于幕墙整体面积大结构复杂,当承受较大风载和地震作用时,幕墙支承结构将产生较大变形,此时是否需要考虑玻璃刚度对幕墙整体的贡献就值得探讨了。国内外目前对于玻璃参与工作后对幕墙结构力学性能的影响研究不多。文献[4-6]仅讨论了考虑玻璃刚度对于幕墙结构静力与基础振动特性的影响,对于幕墙设计较为关键的地震荷载,未发现考虑玻璃刚度的幕墙地震响应研究。

本文针对上述问题,依托上海某在建超高层大厦,建立了包含大厦主体结构、幕墙支承结构和幕墙玻璃结构的三维精细有限元模型,并计算了三者相互作用情况下的地震响应。计算在上海超级计算中心“魔方”超级计算机上利用显式并行计算软件LS-dyna完成。同时为分析玻璃参与工作后对幕墙结构的影响,将考虑玻璃刚度模型的幕墙地震响应结果与未考虑玻璃刚度模型的结果进行了对比分析,其中未考虑玻璃刚度模型将玻璃等效为质量施加于幕墙支承结构。……

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