含重型儲(chǔ)倉(cāng)的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法研究

李德生 王健澤，* 戴靠山，2，3 尹業(yè)先 施袁鋒 廖光明

（1.四川大學(xué)土木工程系，成都610065；2.深地科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610065；3.破壞力學(xué)與防災(zāi)減災(zāi)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610065；4.山東電力建設(shè)第三工程公司，青島266100）

0 引 言

電力供應(yīng)廠房、天然氣脫硫廠房、石油蒸餾廠房等城市生命線工程，對(duì)維持居民正常生產(chǎn)生活、發(fā)展國(guó)計(jì)民生起著重要作用［1］。地震發(fā)生時(shí)，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)若受到較大程度的破壞，不僅直接威脅正常的生產(chǎn)工作，誘發(fā)的次生災(zāi)害也將導(dǎo)致不可估量的生命財(cái)產(chǎn)損失。例如，1985年墨西哥大地震、1995年日本阪神大地震、1999年臺(tái)灣集集大地震，導(dǎo)致了電力系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、交通系統(tǒng)的大面積癱瘓，并出現(xiàn)了火災(zāi)等次生災(zāi)害［2-6］。因此，保證工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)具有可靠的抗震性能顯得尤其重要。

重型儲(chǔ)倉(cāng)是工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)中最為常見(jiàn)的生產(chǎn)設(shè)備之一［7］，比如火電廠房中的煤斗、化工廠房中的反應(yīng)物儲(chǔ)罐等。這些重型儲(chǔ)倉(cāng)設(shè)備由于其位置特殊、造價(jià)昂貴、質(zhì)量占比巨大，導(dǎo)致工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度分布極其不均勻，在地震作用下甚至與結(jié)構(gòu)主廠房產(chǎn)生復(fù)雜的相互作用。因此，如何考慮地震作用下重型儲(chǔ)倉(cāng)對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響，是工業(yè)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。關(guān)于重型儲(chǔ)倉(cāng)在工業(yè)建筑抗震設(shè)計(jì)中的考慮方式，我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》［8］與美國(guó)規(guī)范 ASCE/SEI 7-16《建筑物和其他構(gòu)筑物的最小設(shè)計(jì)荷載》［9］規(guī)定相似，需根據(jù)儲(chǔ)倉(cāng)重量占主體結(jié)構(gòu)重力荷載代表值的比例，對(duì)儲(chǔ)倉(cāng)引起的地震效應(yīng)采取不同的考慮方式。

為了探究重型儲(chǔ)倉(cāng)在主體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)驗(yàn)算中合理的考慮方式，本文首先歸納了美國(guó)ASCE/SEI 7-16 對(duì)不同非結(jié)構(gòu)部件/設(shè)備的分類條件。其次，對(duì)我國(guó)規(guī)范關(guān)于含儲(chǔ)倉(cāng)工業(yè)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)定，以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震驗(yàn)算的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行了梳理。對(duì)中美規(guī)范在條文內(nèi)容上的異同進(jìn)行了討論?？紤]到工程應(yīng)用實(shí)際，本文提出了一種基于等效傳力方式的儲(chǔ)倉(cāng)荷載考慮方法：等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法，以近似模擬儲(chǔ)倉(cāng)結(jié)構(gòu)在地震過(guò)程中的受力狀態(tài)。本文基于某一含重型煤斗的火電廠主廠房工程案例，通過(guò)不同建模方法下的動(dòng)力時(shí)程分析，對(duì)主體結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了討論。

1 中美規(guī)范對(duì)含重型儲(chǔ)倉(cāng)工業(yè)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的規(guī)定對(duì)比

1.1 美國(guó)規(guī)范對(duì)非結(jié)構(gòu)部件的分類標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)規(guī)范根據(jù)非結(jié)構(gòu)部件的重量對(duì)建筑整體總重量的占比，將非結(jié)構(gòu)部件劃分為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（Nonstructural Components）與 非 建 筑 結(jié) 構(gòu)（Nonbuilding Structures）兩類，后者又根據(jù)自振周期大小采用不同建模方式進(jìn)行考慮。非結(jié)構(gòu)部件是不屬于建筑物抗重力與抗側(cè)力部分的總稱，包括了非建筑結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。具體劃分流程可見(jiàn)圖1。

圖1 美國(guó)規(guī)范中非結(jié)構(gòu)構(gòu)件分類示意圖Fig.1 Classification of non-structural components as per ASCE/SEI 7-16

ASCE/SEI 7-16 規(guī)定，當(dāng)非結(jié)構(gòu)部件的重量小于主體結(jié)構(gòu)整體重量的25%時(shí)，該部件可歸類為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，例如建筑功能類部件、建筑部件的支撐及其附屬構(gòu)件、機(jī)械電氣構(gòu)件、機(jī)械電氣構(gòu)件的支撐及其附屬構(gòu)件等。當(dāng)非結(jié)構(gòu)部件重量大于等于主體結(jié)構(gòu)整體重量25%時(shí)，可歸類為非建筑結(jié)構(gòu)，例如重型儲(chǔ)倉(cāng)設(shè)備、冷卻塔、電信通訊塔等。對(duì)于非建筑結(jié)構(gòu)，根據(jù)其自振周期又分為以下兩類：①自振周期大于0.06 s 時(shí)，應(yīng)考慮其實(shí)際剛度和空間質(zhì)量分布與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合整體建模；②自振周期小于0.06 s 的非建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)視為在其相應(yīng)支承節(jié)點(diǎn)的剛性單元，可簡(jiǎn)化為荷載形式在主體結(jié)構(gòu)模型中考慮。上述兩個(gè)條件以0.06 s 為界限來(lái)區(qū)別剛性與非剛性構(gòu)件，主要原因是周期小于0.06 s 范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)成分的能量較低，構(gòu)件的共振行為或地震反應(yīng)被過(guò)度放大的可能性變得很?。?］。值得注意的是，在ASCE/SEI 7-16 中，基于非建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)是否與建筑物響應(yīng)相似，進(jìn)一步細(xì)分為與建筑物相似非建筑結(jié)構(gòu)（nonbuilding structures similar to buildings）和與建筑物不相似非建筑結(jié)構(gòu)（nonbuilding structures not similar to buildings），以上所述專指后者，前者按單個(gè)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，不在本文中討論。

1.2 中國(guó)規(guī)范對(duì)工業(yè)結(jié)構(gòu)中重型儲(chǔ)倉(cāng)的設(shè)計(jì)考慮規(guī)定

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》［8］中對(duì)重型儲(chǔ)倉(cāng)主要?dú)w類為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并沒(méi)有美標(biāo)中非建筑結(jié)構(gòu)的概念及相應(yīng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)算要求?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》第13.2 節(jié)中，對(duì)自振周期較長(zhǎng)且重量較大的構(gòu)件做出了與美標(biāo)相似的規(guī)定，“建筑附屬設(shè)備的體系自振周期大于0.1 s 且其重力超過(guò)所在樓層重力的1%，或建筑附屬設(shè)備的重力超過(guò)樓層重力的10%時(shí)，宜進(jìn)入整體結(jié)構(gòu)模型的抗震設(shè)計(jì)”。除此之外，在《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》［10］《火力發(fā)電廠主廠房荷載設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》［11］《鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［12］等規(guī)范中規(guī)定了各類荷載標(biāo)準(zhǔn)取值與荷載組合等方面的規(guī)定，對(duì)于重型儲(chǔ)倉(cāng)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)沒(méi)有更詳細(xì)的要求。

從中美規(guī)范對(duì)比可知，兩者均要求對(duì)重量占比大、自振周期較大的非結(jié)構(gòu)與設(shè)備部件，要求按整體建模的方法進(jìn)行抗震分析。而兩者在非結(jié)構(gòu)部件的動(dòng)力特性與重量的劃分條件上存在較大不同。由于整體建模法繁瑣費(fèi)時(shí)，在實(shí)際工程中往往將儲(chǔ)倉(cāng)折算成等效荷載，施加在主體結(jié)構(gòu)模型中進(jìn)行計(jì)算［13］，這種方法可簡(jiǎn)稱為“直接荷載法”，該方法是工程師不考慮設(shè)備-結(jié)構(gòu)相互作用且僅研究主結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的常用方法［14-15］。然而經(jīng)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，直接荷載法對(duì)含重型設(shè)備的主結(jié)構(gòu)廠房的抗震分析結(jié)果并不準(zhǔn)確。戴穎楠等［16］對(duì)某核電站設(shè)備-結(jié)構(gòu)相互作用進(jìn)行了分析，研究表明，與建立完整的設(shè)備實(shí)體模型相比，直接荷載法計(jì)算得到的層間剪力、設(shè)備處樓層反應(yīng)譜峰值結(jié)果至少大一倍。文波等［17］對(duì)鋼筋混凝土框架的配電樓進(jìn)行了不同地震烈度下的動(dòng)力時(shí)程分析，結(jié)果表明，在強(qiáng)地震作用下，電氣設(shè)備實(shí)際上會(huì)放大配電樓的響應(yīng)。同時(shí)，朱麗華等［15］與文波等［17］指出采用直接荷載法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)存在一定的弊端。

2 工程算例分析

本文采用的實(shí)際火電廠主廠房工程的建址位于三類場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，抗震設(shè)防烈度為7.5 度。主要平面尺寸為66.1 m×92 m，按照功能分區(qū)主要包括三個(gè)部分：煤倉(cāng)間、汽機(jī)房、除氧間。7 個(gè)煤斗均安裝在位于相對(duì)地面高度為32.2 m 的煤倉(cāng)間。單個(gè)煤斗的重量包括了一個(gè)空煤斗自重和滿煤狀態(tài)80%的煤重，總計(jì)1 038 t。SAP2000模型如圖2所示。

圖2 火電廠主廠房計(jì)算模型Fig.2 The numerical model of the considered power plant building

通過(guò)以下三種荷載考慮方式，對(duì)該火電廠進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析：①工程實(shí)踐中較多使用的直接荷載法；②中美規(guī)范建議的整體建模法；③本文提出的等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法。詳細(xì)對(duì)比三種荷載考慮與建模方式的動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果。

2.1 重型儲(chǔ)倉(cāng)設(shè)備的建模分析方法

2.1.1 直接荷載法

直接荷載法對(duì)煤斗的考慮主要分為以下步驟：①確定荷載量值。本文荷載量值根據(jù)《鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》［12］，煤斗的重力荷載代表值按80%滿煤狀態(tài)下的儲(chǔ)煤重量與煤斗自身重量的組合確定；②荷載方向與實(shí)際作用方向一致；③荷載作用位置與廠房主結(jié)構(gòu)承擔(dān)重型儲(chǔ)倉(cāng)荷載的實(shí)際受力位置保持一致。荷載布置如圖3所示，將煤斗恒荷載與煤斗活荷載組合值按集中力形式作用在煤斗梁上的12個(gè)煤斗支座位置處，如圖3（a）所示，每個(gè)支座位置處施加豎向荷載值為865 kN。

圖3 直接荷載法與整體建模法的施加方式Fig.3 Application pattern schemes using direct-load method and integral modeling method

2.1.2 整體建模法

煤斗重力荷載代表值與直接荷載法取值相同，所有煤斗總重占結(jié)構(gòu)總重量的35.7%，超過(guò)美國(guó)ASCE/SEI 7-16 規(guī)范中25%重量比的限值，應(yīng)劃分為非建筑結(jié)構(gòu)。火電廠中煤斗由于工藝流程的要求，需要放置在32.2 m 層高處。在ASCE/SEI 7-16 規(guī)范中“被抬高的儲(chǔ)罐、容器、箱、漏斗”屬于與建筑物不相似的非建筑結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步確定了煤斗應(yīng)該歸納于非建筑結(jié)構(gòu)而不是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

根據(jù)本文作者對(duì)一典型煤斗實(shí)體模型的模態(tài)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖4），前3 階周期分別為0.28 s，0.25 s，0.22 s，該實(shí)例的煤斗自振周期均大于0.06 s。

圖4 某實(shí)例煤斗前三階模態(tài)Fig.4 First three modes of an actual coal bunker

經(jīng)以上討論發(fā)現(xiàn)，煤斗屬于與建筑物不相似且自振周期大于0.06 s 的非建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)模型中按整體建模方式進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算。同時(shí)，該火電結(jié)構(gòu)的煤斗荷載總計(jì)7 226 t（1 038 t×7），大于該樓層總重力10%的限制，按照中國(guó)規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，也應(yīng)按整體建模的方法進(jìn)行抗震分析。

將圖2 所示的含重型煤斗的火電廠房的SAP2000 有限元模型，作為標(biāo)準(zhǔn)整體模型進(jìn)行分析計(jì)算。通過(guò)以下步驟建立整體模型：①定義不同截面形式的梁?jiǎn)卧?、柱單元、殼體單元作為基本構(gòu)件，在有限元軟件中建立含重型煤斗的火電廠完整模型；②指定煤斗支座與煤斗梁的連接方式為鉸接；③定義質(zhì)量源為“荷載模式”，分別定義煤斗自重恒載與煤活載兩個(gè)荷載工況；④忽略煤顆粒對(duì)煤斗壁的法向摩擦應(yīng)力、水平壓力，僅考慮煤的自重應(yīng)力；⑤按均布荷載的形式，在煤斗圈梁上施加自重恒載與煤活載。圖3（b）中，煤倉(cāng)上部直徑8.864 m，煤斗上部圈梁12圈，下部3圈，均布荷載施加總長(zhǎng)度為379.86 m。煤活載從滿煤狀態(tài)80%對(duì)應(yīng)的煤儲(chǔ)料高度位置以下圈梁開(kāi)始施加，對(duì)應(yīng)均布活荷載34.12 kN/m；恒載對(duì)應(yīng)均布恒荷載3.95 kN/m。

2.1.3 等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法

直接荷載法既不能考慮地震過(guò)程中煤斗對(duì)主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度的貢獻(xiàn)；也不能考慮由于煤斗對(duì)主結(jié)構(gòu)剛度分布影響導(dǎo)致不同頻譜地震波作用下的響應(yīng)差異［18］；更無(wú)法考慮設(shè)備進(jìn)入非線性后，其塑性變形耗散部分地震能量對(duì)主體結(jié)構(gòu)的作用效果［19］。整體建模法需要建立詳細(xì)的有限元構(gòu)件單元，指定繁多的節(jié)點(diǎn)連接方式，過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在實(shí)際工程應(yīng)用中普及具有一定難度。

從地震作用下的受力特性來(lái)看，不能準(zhǔn)確的考慮煤斗傳遞給主體結(jié)構(gòu)的地震水平力以及煤斗支座受到的傾覆力矩的大小，是“直接荷載法”的主要缺陷。煤斗受到的地震效應(yīng)主要受其煤斗質(zhì)量與質(zhì)心位置影響。因此，控制質(zhì)心位置與實(shí)際情況接近，可有效地考慮煤斗在地震作用下對(duì)主結(jié)構(gòu)的實(shí)際作用。本文假設(shè)實(shí)際煤斗受到的水平地震力，可以簡(jiǎn)化為作用在煤斗質(zhì)心位置處的水平荷載。出于模擬實(shí)際情況下煤斗傳遞給主體結(jié)構(gòu)的地震水平力近似的思路，本文提出了等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法來(lái)近似模擬煤斗對(duì)主體結(jié)構(gòu)的空間作用。

等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法通過(guò)定義剛性桿來(lái)代替煤斗實(shí)體模型中煤斗梁、煤斗壁、支座等構(gòu)件，以形成具有一定剛度的煤斗骨架。等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法中，煤斗荷載屬于集中力，并作用于煤斗質(zhì)心高度位置處，其質(zhì)心高度可以根據(jù)實(shí)際儲(chǔ)煤量計(jì)算得出。它可以考慮煤斗在工作過(guò)程中，煤斗重心高度的變化帶來(lái)的影響，而且具有建模便捷省時(shí)、高效等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)本文選取的火電廠工程實(shí)例，建模過(guò)程簡(jiǎn)述如下：①定義剛度較大的剛性桿。設(shè)置框架截面為幾何尺寸較大的合理數(shù)值，并將質(zhì)量參數(shù)設(shè)置為0；②選中煤斗支座處節(jié)點(diǎn)為原始節(jié)點(diǎn)，用剛性桿依次連接，形成閉合的支座圈。在煤斗質(zhì)心高度位置處建立相同的閉合質(zhì)心圈；③將質(zhì)心圈節(jié)點(diǎn)與位于其正下方對(duì)應(yīng)的支座圈節(jié)點(diǎn)用剛性桿一一連接，形成煤斗簡(jiǎn)化筒壁；④將煤斗總荷載平均施加到質(zhì)心圈對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)處。

圖5 等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法示意圖Fig.5 Simplified method based on equivalent center of mass

2.2 時(shí)程分析

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010）生成多遇地震加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，并作為目標(biāo)反應(yīng)譜，選取7條天然地震動(dòng)，匹配結(jié)果如圖6所示，其地震動(dòng)信息如表1所示。

表1 7條天然地震動(dòng)信息Table 1 Information of the selected ground motion

圖6 7條地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜與設(shè)計(jì)目標(biāo)譜Fig.6 Acceleration spectra of selected ground motions and design-based spectrum

在“直接荷載法”“整體建模法”“等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法”三組模型中，相同的輸入上述7 組地震波，計(jì)算7 條波計(jì)算結(jié)果的平均值，并提取結(jié)構(gòu)模態(tài)、層間剪力、基底剪力、煤斗梁跨中最大彎矩、煤斗層支撐構(gòu)件最大軸力、支座傾覆軸力等代表結(jié)構(gòu)響應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如下。

2.2.1 模態(tài)分析結(jié)果對(duì)比

三種不同的煤斗荷載處理方式，得到的整體結(jié)構(gòu)前6 階模態(tài)周期（單位為“秒”）如表2 所示。三種方法的動(dòng)力特性相近，最大差異僅在5%以內(nèi)。

表2 不同荷載處理方式的前六階模態(tài)周期Table 2 The first 6 modal periods of the considered modeling techniques

2.2.2 層間剪力與基底剪力對(duì)比

模型中煤倉(cāng)間分為8 層，其中煤荷載直接作用的煤斗梁位于第4 層樓蓋、第5 層樓板，該位置屬于重力突變層。提取7 條地震波計(jì)算平均值，得到煤斗間各層最大層間剪力、最大基底剪力的對(duì)比情況如圖7 所示。結(jié)果表明：等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法比較準(zhǔn)確，而直接荷載法計(jì)算得到的基底剪力與層間剪力的計(jì)算結(jié)果總體上偏低，其中X方向偏低24.65%，Y方向偏低12.27%；從第一層到頂層，X方向?qū)娱g剪力相對(duì)值變化浮動(dòng)為-19%到-28%，Y方向?qū)娱g剪力的變化浮動(dòng)-16%到9%。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，煤斗-主結(jié)構(gòu)相互作用在X方向更強(qiáng)烈，“直接荷載法”的計(jì)算誤差也更大。由于火電廠房結(jié)構(gòu)的不規(guī)則，Y方向框架在煤倉(cāng)間第三層與除氧間存在錯(cuò)層，該層層間剪力發(fā)生突增。三種建?？紤]方式得到的各層層間剪力的相對(duì)差值變化情況復(fù)雜，與該結(jié)構(gòu)在該方向的剛度分布、質(zhì)量分布、不規(guī)則特性等結(jié)構(gòu)自身特性相關(guān)。

圖7 三種荷載處理方式的基底剪力與層間剪力對(duì)比（單位：kN）Fig.7 Comparison of base shear and story shear response using three different load-application methods（Unit：kN）

2.2.3 煤斗支承梁的最大彎矩響應(yīng)對(duì)比

圖8（a）為具有代表性的X向中間跨煤斗梁，編號(hào)為1-8?？缰凶畲髲澗仄骄档膶?duì)比情況如圖8（b）所示。與“整體建模法”相比，直接荷載法的計(jì)算結(jié)果偏高，趨于保守；等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法仍然表現(xiàn)了較好的計(jì)算準(zhǔn)確性。模型中煤斗圈梁屬于超靜定結(jié)構(gòu)，以各部分的相對(duì)剛度分配內(nèi)力。其中煤斗梁2、4、6、8 剛度相對(duì)較小，跨中彎矩值相對(duì)較?。幻憾妨?、7 被相鄰的兩煤斗共用，承擔(dān)較大煤荷載，跨中彎矩相對(duì)偏高。從LA-N Figueroa St地震波作用下的結(jié)果看（圖9），煤斗梁4的梁跨中彎矩的計(jì)算結(jié)果也驗(yàn)證了上述結(jié)論。

圖8 三種荷載處理方式煤斗梁跨中彎矩對(duì)比Fig.8 Flexural moment at beams supporting the coal silos

圖9 三種荷載處理方式計(jì)算得到的煤斗梁4跨中彎矩對(duì)比Fig.9 Flexural moment at the#4 beam using three different load-application methods

2.2.4 煤斗支撐的最大軸力差異

以YZ 平面的柱間支撐為例，支撐編號(hào)如圖10（a）所示。圖10（b）為僅考慮地震作用時(shí)，各支撐構(gòu)件的最大軸力。直接荷載法在部分支撐中的計(jì)算結(jié)果與另外兩種方法存在較大差異，比如在支撐1、6、8 中，相比于整體建模法，其誤差分別達(dá)到了-9.73%、-13.60%、90.27%。但等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法的誤差分別為-4.5%、-0.90%、-8.47%，計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確。

圖10 中間跨柱間支撐最大軸力對(duì)比Fig.10 Comparison of maixmum axial force in brace：（a）label of brace；（b）axial force comparison

3 結(jié) 論

本文梳理了中美規(guī)范對(duì)非結(jié)構(gòu)部件抗震分析要求的異同，并以某含煤斗的火電廠實(shí)例模型為例，對(duì)比了中美規(guī)范關(guān)于重型儲(chǔ)倉(cāng)結(jié)構(gòu)荷載的考慮方式的差異，研究發(fā)現(xiàn)：

（1）根據(jù)ASCE/SEI 7-16 規(guī)范，煤斗等重型儲(chǔ)倉(cāng)結(jié)構(gòu)屬于自振周期大于0.06 s 的非建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用“整體建模法”進(jìn)行分析。根據(jù)中國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，煤斗等重型儲(chǔ)倉(cāng)超過(guò)樓層重力的10%，自振周期大于0.1 s，也應(yīng)該在整體模型中進(jìn)行抗震分析。而兩個(gè)規(guī)范不同的條件限值需進(jìn)一步研究討論。

（2）本文通過(guò)SAP2000 有限元軟件，建立了“直接荷載法”“整體建模法”“等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法”三組模型，計(jì)算結(jié)果表明：等效質(zhì)心簡(jiǎn)化法在層間剪力、基底剪力、煤斗梁跨中彎矩、煤斗支撐軸力、煤斗支座傾覆力等主結(jié)構(gòu)內(nèi)力方面表現(xiàn)了較好的準(zhǔn)確性，可以近似代替“整體建模法”，建模時(shí)間與計(jì)算成本相對(duì)較低，可供工程實(shí)際借鑒。