典型钢筋混凝土结构房屋楼层加速度反应谱分析

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shikongqidian
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我国地震灾害频发,近年来研究发现,在地震中非结构部件造成的损失要远远大于结构破坏所致损失,我国《建筑结构抗震设计规范》(GB 50011-2010)中虽然引入了非结构部件部分,但是规范中并没有相应非结构部件的抗震设计细化措施,只明确了非结构的抗震设防目标要和主体结构的三水准设防目标相协调,而建筑物非结构部件的抗震设计与楼板反应谱密切相关,因此研究楼层反应谱的放大规律具有重要的意义。在我国城市的建筑结构中,钢筋混凝土结构占大多数且结构中的非结构部件没有区分结构类型来进行抗震设计,则有可能高估或低估了楼层的放大作用。为研究钢筋混凝土结构的楼层反应谱沿结构高度的分布规律,本文采用有限元数值模拟分析的方法进行研究。主要研究内容如下:1.介绍了国内外楼层反应谱的基本概念及非结构部件抗震的发展历程,发现大多数都是由直接谱对谱的方法得到楼层反应谱进而进行探究,精确性得不到有效保证,并且国内楼层反应谱的研究主要集中于核电站设备,对于普通商用住宅或住宅楼研究极少。2.从PKPM地震动数据库及PEER地震动数据库中共选择地震动1100组,根据我国场地类别及设计地震分组,所对应的场地特征周期分别为0.2s,0.25s,0.3s,0.35s,0.4s,0.45s,0.55s,0.65s,0.75s和0.9s,根据规范中的对应的场地周期的设计谱筛选地震动,在典型结构未知的原则下,每类场地筛选出对应的104条地震动用作弹性时程分析并从中选取3条地震动进行弹塑性时程分析;通过综合考虑不同设防烈度区内我国各类钢筋混凝土结构的主要周期及结构高度情况,共建立三类钢筋混凝土结构模型共31个,包括框架结构、框架剪力墙结构和剪力墙结构,所有结构均根据GB 50011-2010设计。3.对于选定地震动以及各类钢筋混凝土典型结构,以结构所在场地对应的特征周期为依据,使用对应的地震动分别进行弹性时程分析与弹塑性时程分析,得到各结构选定楼层的绝对加速度时程数据,通过激励插值法得到各楼层反应谱。4.通过计算分析,对比了三类钢筋混凝土结构对地震的放大作用的异同并给出了三类钢筋混凝土结构的各类放大系数(PFA/PGA,PSA/PFA,PSA/PGA)沿结构高度的放大规律,通过将PFA/PGA的结果与NEHRP 2015,IBC 2015和GB 50011-2010给出的简化公式进行对比,讨论了各简化公式的优缺点,根据所得结果给出了适合各类结构各类放大系数的简化公式供参考。其中对于框架结构、框架剪力墙及剪力墙结构中的非高层结构,PFA/PGA沿结构高度(z/h)分布可简化为1+3 z/h,剪力墙及框剪高层结构,PFA/PGA并不沿结构高度近线性分布,且不同结构放大规律不同,本文给出相应拟合公式;PSA/PFA沿结构高度分布规律明显,在各楼层PSA/PFA取值为5;PSA/PGA与PFA/PGA沿结构高度放大规律几乎一致,文中所给公式均在小震情况计算下给出。非线性PFA/PGA沿结构高度的总体放大趋势与弹性相类似,但数值最大相差3-4倍。
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