典型山地RC框架結(jié)構(gòu)的地震損傷機(jī)理.pdf

1、掉層框架結(jié)構(gòu)作為山地建筑中的典型結(jié)構(gòu)形式而得到了廣泛應(yīng)用。掉層框架結(jié)構(gòu)的不等高接地方式，使其受力性能與普通框架結(jié)構(gòu)有顯著差異，目前國內(nèi)外還沒有專門針對山地結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范，山地框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論體系研究嚴(yán)重滯后于工程實踐的需要。同時，由于結(jié)構(gòu)多維理論的研究進(jìn)展緩慢以及單元力學(xué)模型難以充分模擬框架柱的雙向壓彎耦合等關(guān)鍵問題的影響，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析長期以平面模型為主要研究對象，針對模型化方法對山地框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響分析則更少，因此，

2、研究山地框架結(jié)構(gòu)平面模型與空間模型地震反應(yīng)的相關(guān)性很有必要。
　　本文以8度0.2g區(qū)的空間掉層框架結(jié)構(gòu)以及沿縱坡向（X向）和橫坡向（Y向）提取的平面掉層框架結(jié)構(gòu)為研究對象，采用結(jié)構(gòu)非線性分析與性能評估軟件Perform-3D，從整體和局部兩個層次上，討論與評價了空間掉層框架結(jié)構(gòu)在3組近斷層地震動和3組遠(yuǎn)場地震動輸入下的抗震性能，分析了近場脈沖對山地框架結(jié)構(gòu)的影響；同時，以單向地震動輸入下的空間掉層框架結(jié)構(gòu)作為對比的橋梁，研究了雙

3、向地震作用下的空間掉層框架與平面框架的地震反應(yīng)的相關(guān)性。
　　通過本文的研究，得到如下主要結(jié)論：
　?、傧啾扔谶h(yuǎn)場地震動，含速度脈沖的近斷層地震動的低頻分量豐富，對中長周期（大于0.9s）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更不利的影響；而遠(yuǎn)場地震動的高頻分量較豐富，對短周期（小于0.9s）結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的破壞作用。含速度脈沖的近斷層地震動對空間掉層結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)（即結(jié)構(gòu)的整體反應(yīng)指標(biāo)和局部反應(yīng)指標(biāo)）均有不同程度的放大作用。單從近斷層地震作用下空間掉層結(jié)構(gòu)

4、的最大層間位移角指標(biāo)（超過中國抗規(guī)規(guī)定的層間塑性位移角1/50的限值）來看，現(xiàn)行規(guī)范對近斷層地震動的脈沖效應(yīng)考慮是不夠充分的。同時，近場區(qū)顯著的豎向地震動使掉層框架柱中的軸力劇烈變化，并將明顯影響框架柱的抗彎承載能力及抗剪承載能力，且其承載能力可能由拉-彎和拉-剪狀態(tài)控制。
　?、趶牡魧咏Y(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)和剪力反應(yīng)可以看出，空間掉層框架結(jié)構(gòu)的縱坡向（X向）地震反應(yīng)分析結(jié)果與沿縱坡向提取的平面掉層框架結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果較為接近；而空間掉層框

5、架的橫坡向（Y向）地震反應(yīng)分析結(jié)果與沿橫坡向提取的平面框架的分析結(jié)果差異較大?？烧J(rèn)為：用沿縱坡向（X向）提取的掉層平面框架的分析結(jié)果來代替空間掉層框架縱坡向（X向）的相關(guān)反應(yīng)是可行的；而用沿橫坡向（Y向）提取的平面掉層框架的分析結(jié)果來代替空間掉層框架的橫坡向（Y向）的相關(guān)反應(yīng)卻是有問題的。
　　③考查雙向地震輸入下空間掉層框架的縱坡向（X向）、單向（沿縱坡向）地震輸入下的空間掉層框架及沿縱坡向（X向）提取的平面框架的局部反應(yīng)指標(biāo)可

6、以看出，三者的桿端出鉸率、桿端轉(zhuǎn)角程度分布范圍及塑性鉸分布規(guī)律較為一致；三者均形成了較為典型的“梁柱鉸”混合機(jī)構(gòu)，梁鉸的轉(zhuǎn)動程度明顯高于柱鉸，多為雙向出鉸且分布較為均衡；柱端多為單側(cè)出鉸，且出鉸較為不均衡，其主要損傷均出現(xiàn)在上接地層上接地柱下端。雙向地震作用下，前者的柱端出鉸數(shù)量、轉(zhuǎn)動程度及層累積轉(zhuǎn)角均明顯高于其余兩者；三者的梁鉸特征較為類似；單向地震作用下空間掉層框架的梁柱桿端出鉸數(shù)量、桿端轉(zhuǎn)動程度以及梁柱層累積轉(zhuǎn)角均介于上述兩者之間