場地-結(jié)構(gòu)體系基于性能抗震設(shè)計分析方法研究.pdf

1、由于城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴展及土地資源的減少，在存在液化、震陷及岸坡失穩(wěn)等抗震不利地段亦開始大量修建高層建筑，場地非線性及穩(wěn)定性對結(jié)構(gòu)抗震性能影響顯著。本文研究目的是在現(xiàn)有抗震規(guī)范“三水準二階段”設(shè)計方法基礎(chǔ)上，提升基于性能抗震設(shè)計理論的實用性及可實現(xiàn)性，并納入場地非線性、穩(wěn)定性影響因素，以服務(wù)于工程實踐。主要包括以下內(nèi)容： 1.在建立的小型工程用強震數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上提出了考慮高階振型影響的輸入地震波的選波原則，即以規(guī)范譜為基準，采用

2、平臺段反應(yīng)譜的均值誤差和對結(jié)構(gòu)影響較大的前幾階周期附近反應(yīng)譜的加權(quán)誤差的雙控指標進行選波。提出了完全非平穩(wěn)多點人工波的模擬方法，強度非平穩(wěn)特性通過傳統(tǒng)的包絡(luò)函數(shù)來考慮，頻率非平穩(wěn)特性通過相位差譜來體現(xiàn)，并且針對Clough-Penzien功率譜密度函數(shù)建議了模擬多點地震動的峰值因子的取值。 2.對多級性能設(shè)計目標進行了討論并特別就“中震不屈服”和“中震彈性”提出了若干建議。以一個多層框架結(jié)構(gòu)和一個高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)為例，對小震丙

3、類、小震乙類、中震不屈服和中震彈性四個性能目標進行了研究。工程量分析和增量動力分析表明，6度區(qū)按中震設(shè)計并不能明顯提高結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力；7度和8度按中震性能目標設(shè)計的結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力會明顯提高，但是工程量增加顯著，所以設(shè)計時應(yīng)謹慎，否則可能會無法實際實現(xiàn)。最后，用汶川強震記錄分析了汶川地區(qū)按7度(震前)和8度(震后)抗震設(shè)防設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。 3.提出了場地-支護結(jié)構(gòu)-高層建筑抗震設(shè)計的三水準性能目標準則并具體實現(xiàn)，包

4、括場地的滑移和震陷的判斷標準、支護結(jié)構(gòu)的抗震性能目標和支護結(jié)構(gòu)對高層建筑整體穩(wěn)定性的影響分析。福建某建設(shè)場地的抗震穩(wěn)定分析表明，小震下場地只發(fā)生輕微震陷，但不會滑移；中震下場地會發(fā)生中等震陷，堤岸附近土體會產(chǎn)生一定滑移；大震下場地會發(fā)生嚴重震陷和滑移，將對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較嚴重影響。支護結(jié)構(gòu)的地震內(nèi)力分析表明雙排支護樁能夠滿足小震不開裂、中震不屈服、大震不壞的性能目標。 4.利用生成的多點人工波分析了基巖多點激勵下場地和支護結(jié)構(gòu)的抗震性

5、能。分析表明，大多數(shù)情況下多點激勵會降低地表的地震動參數(shù)，減小地表的水平相對位移和豎向震陷位移，減小支護樁的地震內(nèi)力反應(yīng)等，但是也會放大某些地震反應(yīng)，比如堤岸擋墻的最大彎矩反應(yīng)和第二排支護樁的樁頂水平相對位移等。 5.研究了雙向地震作用下場地非線性對上部高層結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。分析表明對于高層框剪結(jié)構(gòu)，考慮場地非線性反應(yīng)的影響后，體系的絕對加速度、層間位移，以及構(gòu)件的地震內(nèi)力反應(yīng)在不同的樓層均有放大現(xiàn)象，因此折減有時是偏危險的。