典型山地RC框架結構強震破壞模式及易損性分析.pdf

1、我國中西部地區(qū)以山地地形為主，RC掉層框架結構作為山地建筑結構的典型代表得到了廣泛應用。掉層框架由于其特殊的不等高接地方式，存在嚴重的豎向不規(guī)則。在汶川地震震害調查中，發(fā)現(xiàn)若干掉層結構房屋發(fā)生了倒塌的現(xiàn)象，這不得不讓我們反思設計中可能忽略或沒有認識到的關鍵問題，因此對掉層框架的強震破壞模式及易損性進行分析是很有必要的。
　　本文以不同接地方式的 RC掉層框架結構(無控、分配、加固、基礎隔震、層間隔震)為研究對象，分析了罕遇地震作用

2、下結構的抗震性能；考慮到結構在地震作用下的響應受到不確定性與非線性耦合的影響，本文進一步采用增量動力分析方法（IDA），選取不同的IM、DM參數(shù)對掉層結構進行了基于概率統(tǒng)計的抗震性能分析；同時以IDA分析結果為基礎，對掉層結構進行易損性分析，得到結構在不同地震動強度下進入某一破壞狀態(tài)的概率，并采用CMR系數(shù)評價不同掉層結構的抗倒塌能力。
　　通過本文的研究，得到的主要結論如下：
　　①無控結構在掉層部分和上接地層存在嚴重的側

3、向剛度突變，掉層部分的地震反應很小，上接地層及以上結構的地震反應偏大，上接地柱極易發(fā)生破壞；分配結構、加固結構、基礎隔震結構、層間隔震結構均能在一定程度上改善無控結構先天存在的側向剛度不均勻問題，其中層間隔震結構和分配結構的效果較好，但是層間隔震會增大掉層部分的地震反應。
　?、诘卣鹱饔孟聼o控結構上接地柱的內力最大；層間隔震結構底層柱受到的內力最大；分配結構、基礎隔震結構、加固結構的內力分布則較為均勻；在七度罕遇地震作用下，5種結

4、構均未發(fā)生嚴重破壞，梁端出鉸情況比較理想，除了無控結構上接地柱下部進入塑性狀態(tài)之外，其余結構的柱端均未出鉸；當輸入地震動的強度調幅到所對應結構的極限破壞狀態(tài)時，5種結構布置形式的破壞均由柱鉸控制，而梁鉸一般只對局部破壞起到作用。
　　③無控結構的IDA曲線存在明顯的轉折點，在轉折點附近區(qū)域，IDA曲線的斜率急劇變化，結構在一個相對較小的變形范圍內發(fā)生了突然性的倒塌；層間隔震結構由于薄弱層轉移到掉層部分，屬于隔震層下部結構破壞，這導

5、致隔震支座在充分發(fā)揮隔震效果之前結構便已損壞；分配結構、加固結構、基礎隔震結構IDA曲線斜率的變化相對無控結構和層間隔震結構要更加平緩，其抗震性能更好；通過對以Sa和PGA為IM參數(shù)的IDA曲線的離散性的對比，發(fā)現(xiàn)選用Sa為IM參數(shù)能夠有效地降低統(tǒng)計結果的離散性；但是鑒于Sa在受高階振型影響的結構中的應用還有待進一步研究，所以在長周期結構中仍最好采用PGA作為IM參數(shù)，同時Sa作為一個與結構第一自振周期密切相關的參數(shù)，在對不同周期的結構

6、進行抗震性能對比時也不建議使用。
　?、芡ㄟ^對5種結構以最大層間位移角θ為DM參數(shù)的50％分位IDA曲線的斜率變化分析，得到了對應于基本完好、輕微損傷、生命安全、防止倒塌這4種性能水準極限狀態(tài)的性能點取值，其中無控結構的變形能力相對較差；通過易損性分析，不同掉層結構抗震性能的差異主要體現(xiàn)在LS和CP兩個性能水準階段，無控結構、層間隔震結構、加固結構、分配結構、基礎隔震結構的超越概率依次遞減，即結構的安全性依次增加；基礎隔震結構的抗