考虑主余震效应的RC框架结构抗震韧性评估

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:d_kong
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随着社会经济的发展,“抗震韧性”得以提出和发展,结构抗震设计要求由“保证生命安全”向“保证生命财产和功能安全”转变。此外,历史地震表明超过85%的主震均伴随有大量余震,众多震害资料和研究表明余震会引发结构附加损伤,从而造成额外的地震损失并延长结构的恢复时间,然而目前的结构抗震韧性研究中均忽略了余震的影响。因此,本文以我国城市中大量存在的钢筋混凝土(RC)框架结构为对象,研究其在主余震序列作用下的经济损失和恢复时间,提出考虑主余震效应的抗震韧性评估方法,主要研究内容如下:(1)针对4层和8层RC框架结构,采用单根等效撑杆模型模拟填充墙,基于Open Sees建立了二维空框架模型和填充墙框架模型。选取50条真实主余震地震动,确定了结构、填充墙、吊顶、关键医疗设备和室内财产的破坏评估所需的工程需求参数及其不同破坏状态对应的阈值,基于双重增量动力分析得到主震所致不同破坏程度的结构或构件在余震作用下的易损性,该易损性结果可用于结构风险分析中考虑多次余震的影响,发现空框架模型会低估加速度响应,高估位移响应。(2)基于余震概率危险性分析研究了结构在主震及多次余震作用下的地震损失,分析了主震震级、断层距、建筑使用用途和有限元模型中是否考虑填充墙等因素的影响。发现主震震级越大、场地距离断层越近,余震的破坏性越大,结构或构件的破坏状态会随余震次数的增加而向更严重破坏状态转移。(3)基于风险分析结果研究了对结构在主余震作用下的抗震韧性,提出余震影响时间窗的概念来描述多次余震对结构维修时间的影响,以每天直接经济损失的增幅作为判断余震影响时间窗的标准,根据余震影响时间窗确定工况在主余震作用下的经济损失和维修时间。发现考虑多次余震作用会使得结构总恢复时间延长20%以上;仅考虑主震作用会明显低估总经济损失,未达到重置条件时平均低估20%左右,达到重置条件时至少低估90%。(4)以直接经济损失与建筑重置成本的比值量化建筑功能在余震影响时间窗内的损失,同时根据维修时间和线性功能恢复函数确定建筑功能恢复情况,计算得到各工况下的抗震韧性损失因子,发现距离断层越近、主震震级越大的模型的抗震韧性越差,对于本文模型,作为医院使用时具有更好的抗震韧性。
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