框-剪隔震結(jié)構(gòu)抗扭設(shè)計及雙隨機(jī)地震倒塌可靠度研究.pdf

1、地震作用下，平面不規(guī)則框-剪結(jié)構(gòu)由于質(zhì)心與剛心不重合，會產(chǎn)生明顯的扭轉(zhuǎn)變形，相比于規(guī)則結(jié)構(gòu)，可能出現(xiàn)更為嚴(yán)重的破壞，甚至倒塌。因此，本文以層間位移角和層間扭轉(zhuǎn)角為性能指標(biāo)，提出適用于平面不規(guī)則框-剪結(jié)構(gòu)的倒塌易損性分析方法，明確該類結(jié)構(gòu)的抗震性能。在此基礎(chǔ)上，提出適用于框-剪隔震結(jié)構(gòu)的抗扭設(shè)計方法；利用基于整體地震損傷模型的可靠度分析方法，對框-剪隔震結(jié)構(gòu)側(cè)向增量倒塌、豎向連續(xù)倒塌以及側(cè)向連續(xù)倒塌可靠度進(jìn)行分析，本文的主要研究內(nèi)容如下：

2、
　　1）平面不規(guī)則框-剪結(jié)構(gòu)倒塌易損性分析
　　提出適用于平面不規(guī)則框-剪結(jié)構(gòu)的倒塌易損性分析方法，利用MATLAB中小波變換系數(shù)法，判別地震動的最不利輸入角度；考慮量化指標(biāo)間的相關(guān)性及隨機(jī)性，利用超越概率的計算方法，分別計算層間位移角、層間扭轉(zhuǎn)角及雙指標(biāo)極限狀態(tài)下的倒塌超越概率。通過對比分析表明，對于平面不規(guī)則框-剪結(jié)構(gòu)，地震動輸入角度對結(jié)構(gòu)的抗震性能有不可忽略的影響；對平面不規(guī)則框-剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行易損性分析時，應(yīng)同時考慮層

3、間位移角和層間扭轉(zhuǎn)角雙指標(biāo)的影響，防止高估這類結(jié)構(gòu)的抗震性能；基于雙指標(biāo)的易損性分析方法對平面不規(guī)則框-剪結(jié)構(gòu)抗震性能的評估更為安全、可靠。
　　2）平面不規(guī)則框-剪隔震結(jié)構(gòu)抗扭設(shè)計方法
　　提出適用于平面不規(guī)則框-剪隔震結(jié)構(gòu)的抗扭設(shè)計方法，對不同偏心距的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗扭設(shè)計，通過調(diào)整隔震層剛心、上部結(jié)構(gòu)質(zhì)心和剛心三者之間的相對位置，得到上部結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則時，隔震結(jié)構(gòu)的抗扭設(shè)計方法。
　　研究結(jié)果表明：
　?。?）對

4、于對稱結(jié)構(gòu)或輕微偏心結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量使上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與隔震層的剛心重合，可有效控制隔震層的扭轉(zhuǎn)。
　?。?）對于嚴(yán)重偏心結(jié)構(gòu)，應(yīng)在保證隔震層扭轉(zhuǎn)位移比小于1.2的基礎(chǔ)上，使隔震層的剛心和上部結(jié)構(gòu)的剛心分別位于上部結(jié)構(gòu)質(zhì)心的兩側(cè)，可有效控制上部結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。
　　3）基于多參數(shù)的框-剪隔震結(jié)構(gòu)整體地震損傷模型
　　通過引入構(gòu)件重要性指標(biāo)，提出考慮構(gòu)件重要程度且適用于框-剪隔震結(jié)構(gòu)的整體地震損傷模型。研究表明，考慮構(gòu)件重要程度的

5、整體地震損傷模型，可以同時體現(xiàn)構(gòu)件塑性累積損傷程度與構(gòu)件重要程度對整體損傷的影響。利用該損傷模型評估框-剪隔震結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的抗震性能更為安全、可靠。
　　4）框-剪隔震結(jié)構(gòu)地震側(cè)向增量倒塌可靠度分析
　　針對框-剪隔震結(jié)構(gòu)，提出基于整體地震損傷模型的可靠度分析方法?？紤]結(jié)構(gòu)及地震動的隨機(jī)性，采用拉丁超立方體抽樣法進(jìn)行抽樣，形成樣本空間，對每個樣本進(jìn)行動力彈塑性分析；基于隔震結(jié)構(gòu)整體地震損傷模型，分別計算上部結(jié)構(gòu)和隔震層的

6、累積損傷指數(shù)，利用二次四階矩法對結(jié)構(gòu)地震倒塌極限狀態(tài)進(jìn)行抗震可靠度分析，得到地震作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)向增量倒塌的概率。
　　5）框-剪隔震結(jié)構(gòu)地震豎向連續(xù)倒塌可靠度分析
　　利用隔震支座的地震損傷模型，得到地震作用下最易失效的隔震支座。在考慮損傷結(jié)構(gòu)隨機(jī)性的基礎(chǔ)上，利用豎向隨機(jī)增量動力分析方法，得到損傷結(jié)構(gòu)豎向連續(xù)倒塌極限荷載系數(shù)；將極限荷載系數(shù)作為整體性能指標(biāo)，利用二次四階矩法得到損傷結(jié)構(gòu)發(fā)生豎向連續(xù)倒塌的概率。研究表明，運用

7、可靠度理論對框-剪隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行豎向連續(xù)倒塌可靠度分析，可直觀地得到地震作用下，損傷框-剪隔震結(jié)構(gòu)發(fā)生豎向連續(xù)倒塌的概率，為結(jié)構(gòu)設(shè)計及震后加固提供可靠的依據(jù)。
　　6）主余震序列型地震動作用下框-剪隔震結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌可靠度分析
　　對于框-剪隔震結(jié)構(gòu)，地震可能導(dǎo)致隔震支座失效，而損傷結(jié)構(gòu)再次經(jīng)歷余震作用時，可能發(fā)生三種失效模式：第一種是由于隔震層失效使結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)向連續(xù)倒塌；第二種是由于上部結(jié)構(gòu)失效使結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)向連續(xù)倒塌；第三種是