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近场地震下钢筋混凝土框架抗震性能分析

马会杰  
【摘要】: 近年来国内外学者对近场地震动进行了很多研究,也得到了一些有用的结论。但到目前为止,震源机制这一因素对近场地震动的影响还不是很清楚,近场地震也没有一个统一的具体定义,关于前方向效应近场脉冲地震动和滑冲效应近场脉冲地震动对结构影响的研究还很少。针对这些问题,并结合汶川地震的震害统计,本文进行了以下几方面的研究: 1.首先对近场脉冲地震动的相关知识进行了总结和介绍,然后比较了前方向效应近场脉冲地震动、滑冲效应近场脉冲地震动和远场无脉冲地震动三种类型地震动的反应谱特性,发现与远场地震动相比,前方向效应近场脉冲地震动和滑冲效应近场脉冲地震动反应谱的谱值非常大,谱形随周期的变化也比较平缓;前方向效应近场脉冲地震动在中长周期段的放大作用比较显著,滑冲效应近场脉冲地震动在整个周期段对加速度的放大作用都比较显著,在中长周期段对速度的放大作用都比较显著,对位移的放大作用不明显;我国的抗震规范应该考虑前方向效应近场脉冲地震动和滑冲效应近场脉冲地震动这种特殊的作用形式。 2.对我国近30年来的三本抗震规范——《工业与民用建筑抗震设计规范》TJ ll-78(以下简称为78规范)、《建筑抗震设计规范》GBJ 11-89(以下简称为89规范)和《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001(以下简称为01规范)进行了全面的比较,发现89规范和01规范比78规范先进很多,安全度也有所提高,定性地解释了汶川地震中不同年代设计的结构出现不同程度破坏的现象。但01规范在结构抗震设计理论、近震设防、设计反应谱和竖向与水平向地震影响系数的比值等方面都有待进一步的改进。 3.输入前方向效应近场脉冲地震动、滑冲效应近场脉冲地震动和远场地震动,对分别按78规范和01规范设计的两个四层钢筋混凝土框架结构进行了弹塑性时程分析,比较发现:与远场地震动相比,前方向效应近场脉冲地震动和滑冲效应近场脉冲地震动对结构反应的影响比较显著,当结构为弹性时,对基底剪力(加速度)的放大作用比较明显,结构进入非弹性段后,对顶点位移和层间位移角的放大作用要大于对基底剪力的放大作用;在前方向效应近场脉冲地震动和滑冲效应近场脉冲地震动作用下,78规范设计的框架的反应较大,甚至在大震时发生了倒塌,01规范设计的框架的反应较小,且能够保证“大震不倒”,从而定量地解释了汶川地震中不同年代设计的结构出现不同程度破坏的现象。 用能力谱法对结构的抗震性能进行了评估,发现小震时78规范设计的框架的整体变形超过了我国01规范的限值;与78规范设计的框架相比,01规范设计的框架具有较好的抗震耗能能力;常规的pushover方法大大低估了近震下结构的反应。 4.收集了371组近场地震记录,研究了震源机制、断层距等因素对近场地震动特性的影响,结果表明,不同震源机制地震动的反应谱特性存在着明显的差异,故在规范反应谱中应考虑震源机制对近场地震动的影响;相对于震源机制而言,断层距对地震动的影响较小,把断层距20km以内作为近场地震的取值范围是比较合理的。


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