結構近場地震作用及V型偏心支撐鋼框架近場地震反應分析.pdf

1、近場地震動通常含有強烈的速度脈沖，地面峰值速度與地面峰值加速度的比值較大，使得其加速度反應譜中的加速度敏感段變寬。近場脈沖型地震動對結構的強度和變形提出了更高的要求，現行抗震設計規(guī)范中基于遠場地震動記錄得到的設計反應譜不能滿足近場區(qū)結構的抗震需求。《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)規(guī)定對處于發(fā)震斷裂兩側10km以內的結構，地震動參數應考慮近場影響，5km以內乘以放大系數1.5，5km以外宜乘以不小于1.25的放大系數。該規(guī)

2、定沒有考慮近場地震動反應譜形狀的變化，只是粗略地同步放大了遠場地震動固定形狀反應譜的譜值來提高近場設計地震作用，在條文說明中也未給出依據。
　　為了評價抗震規(guī)范中近場地震作用放大系數1.5的合理性，本文以V型偏心支撐鋼框架為研究對象，所做工作如下:
　　(1)根據《建筑抗震設計規(guī)》(GB50011-2010)，考慮近場地震的影響，將地震動參數乘以放大系數1.5，設計了10層、15層和20層3個V型偏心支撐鋼框架;
　　

3、(2)對3個V型偏心支撐鋼框架進行了靜力彈塑性分析，采用能力譜法（能力譜考慮了近場放大系數1.5）得到各結構在多遇地震和罕遇地震下的層間位移角，并將其與抗震規(guī)范中的層間位移限值進行了對比，結果表明在多遇地震和罕遇地震下，3個結構的層間位移角均滿足要求;
　　(3)按照場地條件、近場波特征，從美國太平洋地震研究中心篩選了10條近場地震動記錄作為輸入，基于結構的基底剪力、頂點位移、層剪力、支撐承擔剪力及其占層剪力的比例和層間位移角，對

4、所設計的3個結構進行了動力彈塑性時程分析;
　　(4)多遇地震下，動力彈塑性時程分析所得各結構基底剪力明顯大于規(guī)范中按振型分解反應譜法計算值（已考慮地震作用放大系數1.5），對于10層和15層結構，動力彈塑性時程分析所得基底剪力是振型分解反應譜法計算值的1.55倍，對于20層結構，動力彈塑性時程分析所得結果是振型分解反應譜法計算值的1.76倍;
　　(5)多遇地震下，動力彈塑性時程分析所得各結構的層剪力均明顯大于振型分解反應

5、譜法計算值（已考慮近場地震作用放大系數1.5），在結構上部，二者差異較小，在結構下部，二者差異增大。
　　結構基底剪力和層剪力的分析結果表明，對于近場區(qū)結構，按《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)計算結構的水平地震作用不能滿足結構抗震需求。
　　(6)對多遇地震下各結構支撐承擔剪力進行了分析，結果表明結構越高，支撐承擔剪力占層剪力的比例越小，說明了偏心支撐鋼框架結構不適用于彎曲變形較大的高層建筑;
　　(7

6、)對結構的層間位移角進行了分析。結果表明，多遇地震下，3個結構層間位移角均超過抗震規(guī)范中彈性層間位移角限值1/250，不滿足“小震不壞”的要求;罕遇地震下，結構有部分樓層的層間位移角超過了抗震規(guī)范中彈塑性層間位移角限值1/50，不滿足“大震不倒”，但也說明了偏心支撐鋼框架結構具有良好的耗能能力;
　　(8)將靜力彈塑性分析所得結構的層間位移角與動力彈塑性時程分析結果進行了對比，前者明顯小于后者，說明了靜力彈塑性分析法不適用于評估近