山地消能減震掉層框架結(jié)構(gòu)的易損性分析.pdf

1、山地建筑結(jié)構(gòu)在山地城市中的應(yīng)用日益增多，其中掉層結(jié)構(gòu)作為最具代表性的結(jié)構(gòu)形式而得到廣泛應(yīng)用。掉層結(jié)構(gòu)與平地結(jié)構(gòu)最大區(qū)別在于掉層結(jié)構(gòu)有上、下兩個(gè)接地面，存在嚴(yán)重的側(cè)向剛度不規(guī)則和樓層承載力突變，這也使得其受力性能與普通平地結(jié)構(gòu)有顯著差別，在設(shè)計(jì)過程中會(huì)帶來諸多困難。而目前對(duì)于掉層結(jié)構(gòu)研究得還不夠深入，工程實(shí)踐過程中缺乏相關(guān)的規(guī)范指導(dǎo)，因此，有必要對(duì)掉層結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的抗震性能分析。
　　本文利用PERFORM3D建立了8度(0.2g)

2、地區(qū)的一空間掉層框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析模型，研究了阻尼器在掉層結(jié)構(gòu)平面和豎向不同布置位置時(shí)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的響應(yīng)，明確了阻尼器的優(yōu)化布置位置；并采用增量動(dòng)力分析方法(IDA)研究了無控結(jié)構(gòu)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和滿布結(jié)構(gòu)的層間位移角、頂點(diǎn)位移和基底剪力隨地震動(dòng)強(qiáng)度增大的變化規(guī)律；之后通過易損性分析對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能做出了相應(yīng)的評(píng)價(jià)，并引入抗倒塌儲(chǔ)備系數(shù)（CMR）評(píng)價(jià)了結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。
　　通過本文的研究，得到的主要結(jié)論如下：
　　①確定阻尼器在結(jié)構(gòu)豎

3、向的優(yōu)化布置位置，采用順序搜索法(SSA)布置時(shí)，宜選用多控制指標(biāo)的加權(quán)組合作為目標(biāo)函數(shù)，這樣可以減小掉層結(jié)構(gòu)高階振型和接地形式的影響，避免出現(xiàn)局部最優(yōu)的現(xiàn)象。
　?、诖_定阻尼器在結(jié)構(gòu)平面的優(yōu)化布置位置時(shí)，沿結(jié)構(gòu)縱坡向，阻尼器應(yīng)對(duì)稱布置，該布置方式可以在有效減小結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)的同時(shí)不增大結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。沿結(jié)構(gòu)橫坡向，阻尼器布置時(shí)，宜選擇阻尼偏心率偏向于結(jié)構(gòu)柔性端，且應(yīng)保證阻尼偏心率不應(yīng)過大。
　　③對(duì)于阻尼器的選擇，存在最優(yōu)的

4、阻尼指數(shù)和阻尼系數(shù)，該阻尼指數(shù)和阻尼系數(shù)下雖然不能使得結(jié)構(gòu)所有響應(yīng)均達(dá)到最小，但是其減震效率是最高的。
　　④相同地震動(dòng)強(qiáng)度下，有控結(jié)構(gòu)的響應(yīng)小于無控結(jié)構(gòu)，有控結(jié)構(gòu)彈性階段比無控結(jié)構(gòu)明顯延長。沿結(jié)構(gòu)縱坡向，有控結(jié)構(gòu)可以推遲上接地柱的破壞，增大結(jié)構(gòu)的變形能力；沿結(jié)構(gòu)橫坡向，優(yōu)化結(jié)構(gòu)可以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，滿布結(jié)構(gòu)雖對(duì)減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的作用有限，但其由于布置了較多阻尼器，耗散了大量地震能量，也減小了結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。對(duì)比三種結(jié)構(gòu)IDA曲

5、線的離散性，可知不同DM參數(shù)下，以PGA作為IM參數(shù)時(shí)比以Sa作為IM參數(shù)時(shí)離散性更小。
　　⑤以50％分位曲線為基礎(chǔ)，確定了結(jié)構(gòu)OP、IO、LS和CP四個(gè)性能點(diǎn)，有控結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向各性能點(diǎn)取值均比無控結(jié)構(gòu)大；由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響，無控結(jié)構(gòu)和滿布結(jié)構(gòu)均會(huì)從OP階段迅速進(jìn)入IO階段。
　　⑥對(duì)比三種結(jié)構(gòu)易損性曲線表明，有控結(jié)構(gòu)兩個(gè)水平方向各性能水準(zhǔn)下的超越概率均明顯低于無控結(jié)構(gòu)；沿結(jié)構(gòu)縱坡向，無控結(jié)構(gòu)基本滿足“小震不壞”，有控結(jié)構(gòu)

6、能滿足“中震彈性”；沿結(jié)構(gòu)橫坡向，無控結(jié)構(gòu)滿足“小震彈性”，優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足“中震彈性”，滿布結(jié)構(gòu)滿足“大震彈性”。
　?、呷N結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向均滿足“大震不倒”的要求；通過引入抗倒塌儲(chǔ)備系數(shù)（CMR），驗(yàn)證了有控結(jié)構(gòu)抗倒塌能力優(yōu)于無控結(jié)構(gòu)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)效果比滿布結(jié)構(gòu)稍差，但是經(jīng)濟(jì)性明顯好于滿布結(jié)構(gòu)。
　　隨著近年來對(duì)山地建筑結(jié)構(gòu)的逐漸重視，越來越多的研究也隨之開展，但是有關(guān)增設(shè)阻尼器的掉層框架結(jié)構(gòu)的研究卻很少，本文旨在通過對(duì)消能減震掉