隔震框剪结构近断层上下盘效应影响研究

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我国是地震多发国家,近年来多次大地震调查中发现地震动对处于近断层影响区域内建筑结构造成了巨大的破坏,常伴随着由于倾斜断层的不对称分布引起的上下盘效应。震害研究表明处于上盘区域内大量短周期结构的抗震性能受到严重影响,而处于下盘区域内的长周期结构出现破坏较多,但研究人员关注的重点多为上盘地震动对短周期结构动力响应的影响,而忽略了断层参数的变化对上下盘地震动影响及其对结构动力响应的影响。针对以上问题,本文以设置隔震装置的框架-剪力墙结构为研究对象,针对影响上下盘地震动的不同断层参数(震级、断层倾角、上界埋置深度),基于NGA模型人工合成了具有不同断层参数的上下盘地震动,并以此作为输入探讨了断层参数对隔震框架-剪力墙结构动力响应的影响规律。本文主要研究工作与取得的结论如下:(1)基于NGA-West2数据库250条上盘地震记录和285条下盘地震记录,针对ASK14、CB14、CY14等三个地震动参数衰减关系模型进行了上下盘地震动峰值加速度及反应谱加速度的预测误差分析,发现ASK14模型对上盘地震峰值加速度的预测误差小于CB14、CY14模型,而对下盘地震的预测误差则与其他模型相当。(2)在短周期范围,震级增大将使得上盘效应随之增大,上盘效应的增长幅度随着断层距的增大而逐渐减小,随着断层距的增大上界埋置深度对上盘效应的影响程度逐渐减小;在中、长周期范围,随着震级增大上盘效应反而减小,且随着断层距的增大,震级的改变对上盘效应的影响程度逐渐增大,距离断层较远区域的上盘效应受断层上界埋置深度的影响更为显著。断层倾角的减小将引起上盘地震峰值加速度、反应谱加速度的增大,而对下盘地震则几乎不产生影响,上盘效应随断层倾角减小而增大。(3)采用单质点隔震模型计算了不同断层参数的隔震结构弹塑性加速度谱和弹塑性位移谱,分析了震级、断层倾角、断层上界埋置深度等因素对隔震结构加速度谱、位移谱的影响规律,研究发现随着震级增大,隔震结构上、下盘的谱加速度和谱位移均逐渐增大;断层倾角增大将使上盘谱加速度、谱位移逐渐减小,但对下盘谱加速度、谱位移基本不产生影响;断层上界埋置深度对谱加速度、谱位移的影响较为复杂。(4)对设计的不同周期结构进行隔震设计,研究了不同震级、倾角及上界埋置深度等断层参数对隔震结构水平向减震系数和隔震层位移的影响规律,研究发现随着震级增大,框剪结构上、下盘的水平向减震系数均逐渐减小,随着断层倾角增大,隔震结构基本周期越大,震级对水平向减震系数的影响程度越小,隔震层位移在同一断层距时呈现逐渐增大的变化趋势,其随着断层距绝对值的降低隔震层位移呈现不断增大的趋势。
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