考虑管道-设备耦联效应的竖向混合框架结构地震响应分析

来源：振动与冲击杂志2025年第16期北京时间：

作者：石韵，代建波d_jianbo@foxmail.com，张晓宇，任凯凯，王家琛，康灵果，刘佳，兰官奇

单位：1.西安石油大学管道工程学院，西安710065；2.华陆工程科技有限责任公司土建室，西安710054

摘要：为研究管道-设备耦联效应对石化设备竖向混合框架结构地震响应的影响，取几何相似比1:10，设计石化设备竖向混合框架结构振动台试验缩尺试件。并利用有限元软件ABAQUS建立了不考虑设备耦联效应、考虑设备耦联效应、考虑管道-设备耦联效应下的三类工况，共4个试件模型。通过时程分析法对比分析多遇及罕遇地震作用下管道-设备耦联效应对竖向混合框架结构动力特性、破坏形态及损伤的影响。结果表明：ABAQUS模型与PKPM计算结构前3阶模态吻合，周期误差在2%以内，ABAQUS计算结果能较好反映结构动力响应特性。考虑设备（管道-设备）耦联效应后结构基本自振周期显著增加，层间位移角增大1.48倍~2.79倍，在多遇地震下，底层层间位移角超过规范要求，各楼层水平加速度放大系数呈增加趋势，设备主体的加速度放大系数较所在楼层的地震反应强烈，结构下层损伤明显加剧，无法保持主体结构处于“小震弹性”状态。考虑多点支撑跨层管道耦联效应影响后，由于多点支撑跨层管道与楼层变形不一致，相比于仅考虑设备试件，结构动力响应更为显著；考虑设备间管道耦联效应影响后，结构动力响应略有降低。结合以上结论，现阶段结构设计时，可参考ASCE规范，当设备质量占系统总质量的25%以上时对耦联作用予以考虑，建议增加考虑设备模型的弹塑性时程分析。<br>

关键词：耦联效应； 竖向混合结构； 框架结构； 地震响应