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主余震序列作用下SDOF体系的增量损伤与抗倒塌能力研究

陶静  
【摘要】:在主震中受损的建筑结构往往要经历余震的“二次伤害”,余震对结构所造成的增量损伤使得结构存在较大的发生倒塌的可能性,从而造成巨大的人员伤亡及经济损失。因此,有必要对结构在主余震序列作用下的增量损伤及抗倒塌能力进行评价。为此,本文以非线性单自由度(single-degree-of-freedom,SDOF)体系为研究对象,开展了主余震序列作用下的增量损伤和抗倒塌能力研究,力求从增量损伤和抗倒塌能力两个角度揭示余震对结构的潜在破坏势。本文的主要研究内容如下:(1)对人工合成主余震序列的方法进行了研究。选取常用的重复式、随机式和衰减式合成方法,通过固定主震记录,采用不同方法生成了相应的主余震序列,以此作为输入。分别计算各方法合成的主余震序列及真实主余震序列的地震动强度参数并进行比较分析,对人工主余震序列合成方法对地震动特性的影响进行了研究。(2)采用最大位移、延性系数、残余位移比、非弹性位移比和修正的Park-Ang损伤指数作为结构损伤指标,对主余震序列作用下的损伤和增量损伤进行了研究。进一步对强度折减系数、主余震序列合成方法和SDOF体系恢复力模型对主余震序列作用下的损伤和增量损伤的影响进行了研究。(3)采用IDA分析方法,选取基于改进I-K模型的SDOF体系作为研究对象,进行主余震序列作用下结构抗倒塌能力的研究。通过参数分析,对结构的软化刚度、延性能力、循环退化、捏拢和P-Δ效应对主余震序列作用下抗倒塌能力的影响进行了研究。同时,分析了近场和远场地震动及主余震序列合成方法对结构抗倒塌能力的影响。最后,通过对比结构抗主震倒塌能力和抗主余震倒塌能力,从结构抗倒塌能力折减系数的角度对考虑余震对结构抗倒塌能力的削弱程度进行了研究。通过本文研究发现,重复式和随机式合成的主余震序列相比真实主余震序列的余震地震动强度更大,高估了对结构造成的增量损伤,而衰减式主余震序列的余震强度相对偏小,造成的增量损伤相对偏低。余震对结构增量损伤的贡献不可忽视,尤其是短周期结构。考虑余震影响后,SDOF体系抗倒塌能力明显减弱,但SDOF体系抗主余震倒塌能力的离散性相比抗主震倒塌能力有所增大。


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