我国古建筑文化丰富多彩，但是现存的古建筑却寥寥无几．为了保护这些重要的华夏文明遗产，我国文物古建筑的保护、修缮任重而道远，而且建造仿古建筑也非常必要［１］．仿古建筑是现代人利用现代建筑材料或者现代施工工艺修建的外形类似于古代建筑的建筑物．随着社会文明的进步与经济的发展，仿古建筑广泛应用于全国各地的旅游景点和风景庭院．古代建筑大多采用木结构，但是现代从经济环保的角度考虑，仿古建筑大多数采用钢筋混凝土结构．这些仿古建筑形式上与古建筑相似，由于其使用材料的不同，建筑功能的复杂，其抗震性能也发生了很大的变化［２］．本文以某钢筋混凝土仿古建筑为工程实例，在考虑由木结构的半刚性节点转变为钢筋混凝土刚性节点的基础上，结合现场条件以及材料对钢筋混凝土仿古建筑抗震性能进行了有限元计算，并对柱脚采用刚性连接和半刚性连接时结构的自振周期进行对比，对其在地震荷载作用下的承载能力及变形能力进行分析评估，为类似工程提供借鉴和参考．
１工程概况
该钢筋混凝土仿古建筑位于河南省许昌市，重檐式歇山屋顶，平面布局成方形，柱网布置为周围廊柱形式．外观为四层，内部为三层，设计总高度３９．５ｍ．屋面采用１００ｍｍ厚混凝土板，梁、柱采用ＨＰＢ３３５钢筋，混凝土强度等级为Ｃ３０．
２三维有限元模型的建立
在钢筋混凝土仿古建筑中，梁柱节点都为现浇的刚性节点，柱的底端按照固定端考虑．对于主要承重梁、柱、枋以外，其他起装饰和连接作用的构件，在此模型中加以简化［３］．运用ＡＢＡＱＵＳ软件对此结构建立有限元模型［４］，如图１所示．
３模态分析
３．１模态分析原理
模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法，也是一切动力分析的基础．在实际工程中，结构的振型和自振频率受阻尼影响不大，因此可以忽略阻尼的影响，多自由度体系的振动方程如公式（１）
３．２模态分析结果
为了更好地研究该仿古建筑的抗震性能，对其进行模态分析［５］，模态阶数取８阶，模态分析结果如表１所示．对于该模型，第一阶振型为以平动为主的第一自振周期Ｔ１，Ｔ１＝１．２９１２７２ｓ．第三阶振型为以扭转为主的第一自振周期Ｔｔ，Ｔｔ＝０．８５６６７８ｓ，两者的比值为Ｔｔ／Ｔ１＝０．８５６６７８／１．２９１２７２＝０．６６３４＜０．９，符合《高层建筑混凝土结构技术规程》［６］（ＪＧＪ３－２０１０３．４．５）规定，说明结构扭转刚度满足要求．当底层柱脚采用半刚性连接时，结构的自振周期会发生变化，表２给出了不同连接前８阶振型周期．对比两种连接时的周期值，可知，柱脚浮搁式连接较柱脚刚接可以延长结构的自振周期．根据能量平衡理论中能量谱最大值ＶＥｍ与地震剪力系数αｃ的关系式为公式（８）.由公式（８）可知，结构的周期越长，地震剪力系数越小，这说明柱脚的半刚性连接延长了结构的自振周期，减小了水平地震作用，比一般的柱脚刚接连接形式，具有一定的隔震效果．有限元模型模态分析位移－模态曲线如图２所示，根据曲线可知：对于该有限元模型，当其振动频率接近其固有频率时，会发生共振现象，各层振幅将远远超过其位移允许值，从而可能导致结构的破坏［７］．因此对结构进行模态分析，得出其固有振型和频率，可以在实际工程中有效地避免共振现象的发生，防止结构因共振而产生破坏。
４抗震分析
采用反应谱法分析研究本结构的抗震性能．反应谱法是目前结构抗震设计中广泛使用的方法，是一种拟静力方法，能够同时考虑结构各频段振动的振幅最大值和频谱，最大的优点在于只需少数低频振型就可以获得较为满意的结果．实际工程中，常采用与平均反应谱相对应的地震影响系数α谱曲线作为计算地震的依据．许昌市的抗震设防烈度为７度，地处场地类别为ＩＩ类，抗震设计分组为第１组．由《建筑抗震设计规范》［８］（ＧＢ５００１１－２０１０）得知，该结构在多遇地震下的水平地震影响系数最大值αｍ为０．０８；场地特征周期Ｔｇ为０．３５ｓ，阻尼调整系数η２取值为１．０；阻尼比ξ为０．０５．对结构进行动力反应谱分析，其结果如表３所示．由表３数据可得：１）在７°、８°多遇地震（小震）下，各层在Ｘ、Ｙ向的层间位移角均大于弹性位移角限值１／５５０；２）在７°罕遇地震（中震）下，各层在Ｘ、Ｙ向的层间位移角均大于弹性位移角限值１／５５０，但小于塑性位移角限值１／５０；３）在９°多遇地震（大震）下，一层和二层的层间位移角已超出弹性位移角限值１／５５０，但小于塑性位移角限值１／５０．
５结语
本文从位移模态和层间位移两方面进行分析该钢筋混凝土仿古建筑结构的抗震性能，得出以下结论：１）该钢筋混凝土仿古建筑的基频为０．７７Ｈｚ，主振型以水平振动为主，且在水平双向的关联性很小［９］．２）在中小震作用下，该钢筋混凝土仿古建筑结构的内力和变形满足抗震要求；在大震作用下，本结构的最大位移角在容许范围内．该结构满足抗震设防三水准“小震不坏，中震可修，大震不倒”．３）模型中间层的层间位移最大，说明阁楼式建筑的中间层是薄弱层，可以通过提高中间层的刚度，来提高整体结构的工程项目管理刚度［１０］．通过上述分析可知，该结构具有良好的抗震性能，柱脚半刚性连接具有隔震减振的性能．
作者：巩晓花 王建省 单位：北方工业大学土木工程学院
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