基于云南省强震记录的结构设计反应谱研究及工程分析

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云南地震频发,是全国震害最为严重的省份之一。近10年发生在云南的超过5级的地震有18次,平均每年有两次破坏性地震。为了降低地震灾害,近年来云南大力推广减隔震技术,省政府出台了一系列加快推进减隔震技术发展与应用的文件和配套的工程建设管理规定。目前建筑抗震设计规范和即将颁布的建筑隔震设计规范中的设计反应谱都是基于绝对加速度谱生成的。通过绝对谱计算的地震作用对应结构惯性力,包含了弹性恢复力和阻尼力;通过伪谱计算的地震作用对应结构的弹性恢复力,对于结构设计而言弹性恢复力才是设计作用值。经过统计大量场地反应谱发现:当阻尼比较小时绝对谱和伪谱的差值较小,可以忽略不计。当阻尼比大于0.15时两谱差值较大,差值比在周期大于2.5s时可达到10%以上,超过工程误差可接受范围。高层和减隔震建筑周期长、阻尼比大,如果仍然采用绝对谱计算地震作用将偏于保守。根据中国抗震规范将美国、欧洲、日本抗震设防水准和场地类别转化为对应的中国设防水准和场地分类。通过比较中、美、日、欧抗震规范在不同场地和烈度下的设防弹性反应谱,发现中国建筑抗震规范和隔震规范反应谱在短周期段地震影响系数远小于其他规范,而长周期段又远大于其他规范。导致中国设计反应谱与其他规范反应谱谱形相差较大的主要原因是中国设计谱特征周期、阻尼调整系数和衰减指数等反应谱参数不合理,因此有必要对设计反应谱进行修正。基于以上两点,本文提出建立一个适用于云南地区的结构设计反应谱,该反应谱既适用于一般结构又可用于长周期、大阻尼的高层结构和减隔震结构。由于隔震建筑同时具有长周期和大阻尼的特性,因此本文以隔震建筑作为分析对象,研究云南结构设计反应谱。本文通过云南地震局收集了2007年以来云南地区的强震记录共2000余条。通过分类标定得到了不同场地和设计分组下的场地反应谱,给出了特征周期的建议值。分类标定结果显示反应谱动力放大系数、衰减指数和阻尼调整系数与场地类别没有明显相关性。通过拟合不同阻尼比下的衰减指数和DRF谱均值得到衰减指数公式和阻尼调整系数公式,为修正云南区域设计反应谱提供参考。
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