長(zhǎng)周期地震動(dòng)作用下高層鋼框架結(jié)構(gòu)倒塌模式研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各地的超高層結(jié)構(gòu)、高聳建筑、大型儲(chǔ)液罐、大跨度橋梁等長(zhǎng)周期建筑開始大量建造，這些長(zhǎng)周期建筑容易與長(zhǎng)周期地震動(dòng)的低頻部分產(chǎn)生類共振效應(yīng)，造成劇烈振動(dòng)或嚴(yán)重破壞。尤其對(duì)于高層鋼框架結(jié)構(gòu)，由于其抗側(cè)剛度低、阻尼比小，共振效應(yīng)會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大側(cè)移，這一方面加劇了P-Δ效應(yīng)，另一方面，長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致鋼材強(qiáng)度和剛度退化，幾何非線性和材料非線性的雙重影響將會(huì)使結(jié)構(gòu)處于極為不利的受力狀態(tài)，很容易發(fā)生破壞甚至倒塌。

2、而結(jié)構(gòu)的倒塌失效模式可以反映出結(jié)構(gòu)的倒塌過(guò)程，并可以為改善結(jié)構(gòu)的抗震性能提供針對(duì)性方法，使結(jié)構(gòu)滿足不同地震動(dòng)強(qiáng)度下相應(yīng)的目標(biāo)性能，盡最大可能減少人們的生命和財(cái)產(chǎn)損失，因而研究高層鋼框架結(jié)構(gòu)的倒塌模式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以高層鋼結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，利用 SAP2000對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析，識(shí)別結(jié)構(gòu)的倒塌模式，并比較長(zhǎng)周期地震作用下和普通地震作用下結(jié)構(gòu)倒塌模式之間的差異。本文主要工作和結(jié)論如下：
　　1.確定了長(zhǎng)周期地震波的選波原

3、則，依此原則選取了15條長(zhǎng)周期地震波，另外選擇了3條普通地震波，并對(duì)選取的地震波進(jìn)行了處理。
　　2.分別建立了15層和25層鋼框架結(jié)構(gòu)、15層和25層鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)4個(gè)模型算例，并對(duì)各算例分別進(jìn)行了模態(tài)分析。
　　3.以選取的18條地震動(dòng)作為荷載對(duì)4個(gè)模型算例進(jìn)行非線性時(shí)程分析，選用增量動(dòng)力失效準(zhǔn)則和整體變形限值準(zhǔn)則兩個(gè)倒塌判據(jù)，判定倒塌判據(jù)的有效性及各模型的倒塌模式。結(jié)果表明：就安全度而言，整體變形限值準(zhǔn)則要優(yōu)于增量動(dòng)

4、力失效準(zhǔn)則；當(dāng)結(jié)構(gòu)的自振周期較小時(shí)（T<1s），輸入普通地震動(dòng)和長(zhǎng)周期地震動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)在倒塌點(diǎn)的地震強(qiáng)度和最大側(cè)移并沒有太大的差別；當(dāng)結(jié)構(gòu)的自振周期較大時(shí)（1s2s），普通地震動(dòng)輸入下結(jié)構(gòu)在倒塌點(diǎn)的地震強(qiáng)度