• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

设备所在楼层对设备-结构相互作用的影响

姜忻良 马小丹

姜忻良, 马小丹. 设备所在楼层对设备-结构相互作用的影响[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(2): 320-330. doi: 10.11899/zzfy20180207
引用本文: 姜忻良, 马小丹. 设备所在楼层对设备-结构相互作用的影响[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(2): 320-330. doi: 10.11899/zzfy20180207
Jiang Xinliang, Ma Xiaodan. The Influence of Equipment Location on Equipment-structure Interaction[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(2): 320-330. doi: 10.11899/zzfy20180207
Citation: Jiang Xinliang, Ma Xiaodan. The Influence of Equipment Location on Equipment-structure Interaction[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(2): 320-330. doi: 10.11899/zzfy20180207

设备所在楼层对设备-结构相互作用的影响

doi: 10.11899/zzfy20180207
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51478312

国家自然科学基金项目 51278335

详细信息
    作者简介:

    姜忻良, 男, 生于1951年。教授。主要研究方向:结构抗震及土与结构相互作用。E-mail:jiangxinliang@126.com

The Influence of Equipment Location on Equipment-structure Interaction

  • 摘要: 为了研究设备所在楼层位置对设备-结构相互作用的影响,以某高层钢框架为例,将设备分别放置于结构顶层和底层设计了2种设备-结构体系模型,然后利用ANSYS有限元分析软件对整体模型进行地震响应时程分析。分析结果表明:在El Centro波、Taft波和人工波作用下,当设备频率与结构基频调谐时,设备-结构相互作用会令结构动力响应减小而设备动力响应显著增大;设备-结构相互作用的大小与设备所在楼层密切相关:顶层设备与结构间的相互作用比底层更加剧烈,这与位于不同楼层的设备间等效质量以及底端输入激励频谱的差异有关。
  • 图  1  结构平面示意图(单位:mm)

    Figure  1.  Structure plan (unit: mm)

    图  2  结构立面示意图(单位:mm)

    Figure  2.  Structure facade (unit: mm)

    图  3  双线性等向强化模型

    Figure  3.  Bilinear isotropic hardening model

    图  4  地震动加速度时程曲线

    Figure  4.  Acceleration time history curves of earthquake ground motions

    图  5  设备-结构体系前5阶自振频率

    Figure  5.  The first five-order frequencies of equipment-structure systems

    图  6  结构顶层中心处最大水平位移响应曲线

    Figure  6.  Maximum horizontal displacement response curves at the top floor center of structure

    图  7  设备顶点最大相对位移响应曲线

    Figure  7.  Maximum relative displacement response curves of equipment vertex

    图  8  设备底端最大剪力响应曲线

    Figure  8.  Maximum shear response curves at the bottom of equipment

    图  9  设备底部输入激励频率分析图

    Figure  9.  Frequency analysis of input excitation at the bottom of equipment

    表  1  梁柱截面尺寸

    Table  1.   Sectional dimension of beam-column

    构件 楼层 截面尺寸/mm
    框架柱 1—4 H550×500×22×26
    5—8 H500×450×18×22
    9—10 H450×400×16×20
    框架主梁 1—10 H500×450×20×22
    次梁 1—10 H450×350×16×18
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    表  2  结构自振频率

    Table  2.   The natural frequency of structure

    阶数 自振频率/Hz
    1 0.8020
    2 0.8992
    3 1.0228
    4 2.3037
    5 2.6371
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    表  3  El Centro波作用下λs1λs2对比表

    Table  3.   Comparison of parameter λs1 and λs1 under El Centro wave

    楼层 小震阶段 中震阶段 大震阶段
    模型M1 模型M2 模型M1 模型M2 模型M1 模型M2
    1 0.88 0.96 0.86 0.96 0.75 0.85
    2 0.86 0.95 0.81 0.93 0.76 0.84
    3 0.88 0.93 0.80 0.91 0.75 0.85
    4 0.86 0.95 0.80 0.92 0.75 0.83
    5 0.83 0.92 0.79 0.88 0.76 0.84
    6 0.80 0.89 0.78 0.86 0.78 0.87
    7 0.77 0.84 0.76 0.87 0.79 0.89
    8 0.74 0.82 0.74 0.85 0.80 0.88
    9 0.75 0.83 0.76 0.83 0.79 0.85
    10 0.70 0.78 0.70 0.79 0.75 0.83
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-01
  • 刊出日期:  2018-06-01

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