地震动作用下超高层结构多元联合易损性分析

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随着我国经济发展,越来越多的超高层建筑拔地而起。目前,超高层建筑的抗震设计主要采用基于性能的设计方法,地震易损性分析作为该设计方法的重要内容之一,已经得到了广泛的应用。然而,对于超高层的地震易损性研究相对较少,且多采用传统的单一地震动强度参数和工程需求参数进行分析,其考虑的参数较少,包含信息较少,精确程度不足。为此,本文采用向量型地震动强度参数和双工程需求参数并考虑两参数间的相关性,对某超高层结构进行多元联合地震易损性分析,同时还研究了近、远场地震动对某超高层结构抗震性能的影响,主要完成研究内容如下:(1)建立超高层结构有限元模型:参考上海中心大厦的精细有限元模型与简化有限元模型,使用OpenSees软件建立上海中心大厦的鱼骨模型,该模型为弹塑性模型,并将其模态分析与动力时程分析的结果与精细模型进行对比,对比结果证明,该模型具有良好的模拟精度和良好的有效性。(2)超高层结构的概率地震需求分析:挑选100条水平地震动记录,使用内容(1)所建立的鱼骨模型进行动力时程分析,采用云图法分析其结果,得到了概率地震需求模型,并选取了最优的地震动强度参数IM与工程需求参数EDP。采用最优参数,通过条带法得到了一元、多元概率地震需求模型。(3)超高层结构的地震易损性分析:参考我国相关规范,确定了该结构的四种极限状态。使用内容(2)所建立的基于云图法与条带法的概率地震需求模型进行地震易损性分析,得到了地震易损性曲线,并对比了两种地震易损性曲线的优劣。使用Copula函数理论,挑选出了最优Copula函数及其相关性系数来描述工程需求参数间相关性。之后,建立了多元联合概率地震需求模型,使用蒙特卡洛模拟进行地震易损性分析,得到了该结构的多元联合地震易损性曲面。(4)近、远场地震动作用下的地震易损性分析:对该超高层结构进行近、远场地震动作用下的概率地震需求分析、一元地震易损性分析和多元联合地震易损性分析,得到了近、远场地震动作用下的概率地震需求模型、易损性曲线与多元联合易损性曲面,通过对比得出,该结构在近场地震作用下更易破坏。本文提供了一种超高层结构的多元联合地震易损性分析思路,可为超高层结构抗震性能评估提供依据。
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