高烈度区RC剪力墙结构层间位移角和高度限值放松可行性分析

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现行规范通过控制水平荷载作用下结构的层间位移角来保证结构的安全性。然而在某些高烈度地区,为了满足层间位移角限值要求,设计出的结构竖向构件过多或者截面尺寸过大,导致建筑使用空间以及材料资源的浪费。另外,对结构进行动力时程分析时输入的地震波不同,可能导致结构的响应结果存在较大的差异,缺乏精准性。为了探究高烈度地区RC剪力墙结构层间位移角和高度限值放松的可行性,本文收集了新疆喀什(8.5度设防)128条地震波,依托当地已建的实际工程,对层间位移角、高度不同的6个剪力墙结构进行分析。本文的主要研究内容和成果如下:(1)对新疆喀什原场地地震波进行频谱特性分析。从新疆强震动观测台网收集到当地震级不同的地震波共128条,进行峰值加速度归一化处理,建立本文地震波库。与《抗规》、《性能规程》设计反应谱作误差对比,给出特定场地下不同周期段剪力墙结构的选波建议。(2)对比相同台站不同震级地震波的规律。对比21个台站下不同震级地震波的反应谱数值,以及作用在剪力墙结构上产生的大震弹塑性响应大小,结果表明:震级越大的地震波,其加速度谱值、速度谱值、位移谱值在0.5s周期点后均较大,且对剪力墙结构产生的损伤也越大。(3)建立模型,基于《抗规》设计反应谱的结构大震性能分析。结合现行规范,以新疆喀什某一实际工程为基础,设计了层间位移角(1/1000、1/800、1/500)、高度(80m、120m)不同的6个剪力墙结构模型。基于《抗规》设计反应谱,从地震波库中选取7条地震波,分析各结构模型在8.5度大震下的弹塑性响应,结果表明:6个结构在大震下的安全性良好,建议对高烈度区的剪力墙结构,弹性层间位移角放松至1/500,高度限值放松至120m。(4)基于最不利设计地震动的结构大震性能分析。采用本文提出的选取最不利设计地震波的方法,从选波库中挑选7条对结构产生最大响应的地震波,分析结构的弹塑性响应,并与拟合《抗规》设计反应谱选出的地震波下结构的响应作出对比。结果表明:以大震弹性时的基底剪力和倾覆弯矩大小作为选取最不利地震波的依据合理有效;且结构在最不利地震动作用下仍有良好的性能,证明放松限值是可行的。
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