主余震作用下山地掉層框架結(jié)構(gòu)的損傷評估及易損性分析.pdf

1、我國是一個多山地、多丘陵的國家，山地丘陵面積約占全國土地總面積的一半。山地建筑結(jié)構(gòu)日益增多，其中掉層結(jié)構(gòu)應用得最為廣泛。因地勢高差的影響，掉層結(jié)構(gòu)底部約束處的標高存在較大差異，在豎向存在明顯的不規(guī)則性。目前，針對山地掉層結(jié)構(gòu)的研究分析深度不夠且在工程實踐中缺乏規(guī)范指導。同時，大量地震資料表明，一次大震過后會不斷發(fā)生余震，甚至會接連發(fā)生強余震，而目前針對掉層結(jié)構(gòu)的研究并未考慮余震的影響。因此，有必要對山地掉層結(jié)構(gòu)在主余震作用下的抗震性能、

2、損傷評估以及地震易損性進行分析。本文的主要工作及結(jié)論如下：
　?。?）參考我國現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計了三個不同掉層數(shù)與掉跨數(shù)的山地掉層框架結(jié)構(gòu)（掉兩層三跨結(jié)構(gòu)、掉兩層兩跨結(jié)構(gòu)、掉三層兩跨結(jié)構(gòu)）以及一個普通平地框架結(jié)構(gòu)，結(jié)合最大層間位移角、上接地層柱最大剪力、桿端出鉸率、耗能、損傷指數(shù)等結(jié)構(gòu)反應指標，對各結(jié)構(gòu)在單獨地震動作用下以及不同主余震幅值組合作用下的抗震性能進行了分析。研究表明，余震對各結(jié)構(gòu)反應指標的附加影響不盡相同，最大層間位移角、上

3、接地層柱最大剪力、桿端出鉸率等結(jié)構(gòu)反應指標不能有效反映出余震的附加影響，而耗能指標能較好的反映出余震的影響。
　?。?）采用增量動力分析方法，從結(jié)構(gòu)總耗能及層耗能方面研究了掉層框架結(jié)構(gòu)在主余震序列型地震動作用下的耗能機制。研究結(jié)果表明，隨著主、余震幅值的增加，掉層結(jié)構(gòu)的總耗能增幅增大，而梁耗能占總耗能的比值逐漸減小；掉層結(jié)構(gòu)上接地層耗能百分比最大，往上隨著樓層的增加，層耗能百分比逐漸減??；掉層結(jié)構(gòu)的上接地層柱耗能大于梁耗能，掉1層

4、梁耗能大于柱耗能；隨著余震相對主震強度（?PGA）的增加，掉層結(jié)構(gòu)各層耗能均有不同程度的增加，其中上接地層的附加耗能最大，柱的附加耗能大于梁的附加耗能，且?PGA越大，柱的附加耗能與梁的附加耗能的差值越大。
　?。?）考慮余震的附加影響，從構(gòu)件附加損傷指數(shù)、層損傷指數(shù)、整體損傷指數(shù)方面對掉層框架結(jié)構(gòu)進行了損傷評估。研究結(jié)果表明，主震是引起結(jié)構(gòu)損傷最重要的因素，在主震幅值相同時，?PGA越大，余震對結(jié)構(gòu)的附加損傷也越大；掉層結(jié)構(gòu)上接

5、地層的損傷最嚴重，隨著?PGA的增大，掉層結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的附加損傷指數(shù)增大，其中上接地柱的附加損傷最大。
　?。?）以Park-Ang損傷指數(shù)作為結(jié)構(gòu)響應指標，以PGA作為地震動強度指標，給出了掉層結(jié)構(gòu)以及平地結(jié)構(gòu)在主余震作用下的易損性曲線，對比分析了掉層結(jié)構(gòu)與平地結(jié)構(gòu)的易損性，并研究了余震對各結(jié)構(gòu)易損性的附加影響。研究結(jié)果表明，余震會提高結(jié)構(gòu)的超越概率，且隨著余震強度的提高，超越概率越大。與平地結(jié)構(gòu)相比，掉層結(jié)構(gòu)的超越概率更高，且掉