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考虑场地效应的典型框架-剪力墙隔震建筑地震易损性分析

范坤诚  
【摘要】:地震是人类无法避免的自然现象,属于对人类具有巨大危害的的自然灾害之一。隔震技术作为当前最为热门的减震手段,已被广泛应用于世界上高层或者超高层建筑中,一些重要建筑也都采用隔震减震技术。其中,框架-剪力墙高层建筑也是作为我国高层结构的一种常用结构形式,对其进行地震动力反应分析具有很好的研究意义。在对隔震结构进行地震响应分析时,结构的响应结果受多个方面的因素影响:建立有限元模型的误差、材料参数的选取、分析方法的定义以及输入地震动影响。其中,输入地震动进行时程分析是整个分析过程的关键,而所选的地震动除了地震动三要素以外,还受场地特征的影响。在充分考虑场地效应对地震动的影响下,对框架-剪力墙隔震高层结构进行地震时程分析,对隔震结构的地震响应分析及抗震性能研究具有重要意义。本论文以某框架-剪力墙隔震高层建筑为计算分析实例,通过建立有限元模型进行地震时程分析,研究在考虑场地效应的条件下,框架-剪力墙隔震高层建筑的抗震性能,主要的研究工作包括以下几个方面:(1)应用有限元分析软件Open Sees建立隔震结构三维非线性模型,并对所选的材料本构模型及单元做对比分析,先验证所选的单元模型能有效模拟实际结构的反应,再通过与设计单位提供的ETABS模型进行动力特性对比分析,验证所建立的模型的合理性。研究发现:框架-剪力墙隔震建筑的自振周期比非隔震框架-剪力墙结构的自振周期要大2倍左右,且与ETABS模型周期相差不大,证明所建立的Open Sees弹塑性模型正确性和合理性。(2)采用静力弹塑性Pushover分析方法进行分析,选用倒三角的水平荷载加载模式等效地震作用下的水平地震荷载。通过框架-剪力墙结构隔震前后的层间位移角及层间剪力的结果对比,得到该框架-剪力墙隔震建筑的地震性能预估。(3)结合我国《抗震设计规范》对场地分类的标准,再与FEMA450规范作对比,根据剪切波速V_(s(30))值选取四类场地一定数量的地震动记录,再对隔震有限元模型输入双向地震动进行动力时程分析,研究不同场地条件下的框架-剪力墙隔震高层建筑的抗震性能,再以上部结构的最大层间位移角和隔震层的水平位移为损伤指标做地震易损性曲线。


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