地震危险性评估基本思路及高地震风险区中美框架结构抗震性能分析

摘要

现行各国抗震设计规范采用的居于主导地位的抗震设计方法仍然是基于弹性反应谱理论，地震危险性评估方面各国特点各异。目前国际学术界一般认为理论基础比较厚重，震害及设计经验积累较为充分，且具有一定前沿性的国家典范为美国。
　　 本文认为，在地震危险性分析的前提下，基于弹性反应谱理论的通用抗震设计方法在近年来取得的最主要新进展如下：
　　 ①已经完成修订的美国抗震设计规范IBC2006展示出为了追求等倒塌风险而把用于绘制地震动参数图的地震作用水准从475年重现期水准提高到预期最大地震作用水准的动向。
　　 ②美国IBC2006为了更好的考虑不同地区地震危险性特征的差异，采用对应基准设防地震作用水准的一致风险反应谱(uniform hazard spectra)或近似一致风险反应谱代替传统反应谱。由于采用一致风险反应谱或近似一致风险反应谱进行抗震设计，美国抗震规范采用的地震动参数区划图直接给出不同地区对应最大考虑地震作用水准下特定周期点的弹性加速度反应谱谱值作为抗震设计输入参数；而不是采用传统的对应基准设防地震作用水准的具有统计意义的峰值地面运动加速度PGA(可能还包括峰值地面运动速度PGV)和标准反应谱形状作为抗震设计输入参数。
　　 本文倾向于从地震工程学的角度出发，通过考察美国地区地震危险性分析中所考虑的模型方法，找出中国现行地震危险性分析方法中存在的问题，从地震作用水准的角度揭示了中、美两国抗震思路上存在的差异，最后采用非线性动力反应分析得到中、美两国就框架结构而言在高地震风险区(相当于中国9度0.4g区)的抗震性能对比，值得注意的是两国抗震规范在抗水平地震作用体系的选择上存在较大差异，下文将详细说明。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1地震工程学研究的内容

1.2论文的目的和主要内容

2地震危险性评估

2.1美国地区地震危险性评估中所取的概率水准

2.2美国地区考虑概率意义的地震危险性曲线(probilistic seismic hazard maps)

2.2.1绘制过程

2.2.2绘制过程中的不确定性

2.3美国的确定性最大考虑地震(Deterministic Maximum Considered Earthquake)

2.4美国地震强度区域划分

2.5考虑最大地震的地震动参数曲线(MCE maps)的绘制

2.6一致风险反应谱

2.7中国地区地震区划的发展过程

2.7.1以上工作得出的思考

3中美混凝土抗震规范对比

3.1美国混凝土抗震规范的形成及规范简介

3.2中、美规范抗震思路的对比

3.2.1中国抗震规范涉及的地震作用水准

3.2.2美国抗震规范中的三个地震作用水准

3.3美国抗震规范框架结构抗水平地震作用体系的选择

3.3.1美国框架结构抗地震作用体系

3.3.2高延性框架的设计总原则

3.4中美抗震规范性态控制目标

3.4.1中国抗震规范所设定的性态目标

3.4.2美国抗震规范所设定的性态目标

3.4.3性态控制目标的实现

3.5中美抗震规范设计的详细对比

3.5.1结构重要性的划分

3.5.2场地类别的对应关系

3.5.3确定基底剪力的思路及分配方式

3.5.4中美抗震设计规范中地震荷载组合的对比

3.5.5中美抗震设计规范截面抗震验算对比

3.5.6中美抗震设计规范中层间位移角的控制条件

3.5.7中美抗震规范能力设计措施的对比

4中美混凝土规范框架结构抗震性能对比

4.1算例对比条件

4.2中美两国高地震风险区地震作用对比

4.3算例抗水平地震作用体系的选择及截面尺寸

4.4算例采用的设计基底剪力及其分配过程

4.5荷载效应组合

4.5.1中国算例CH1、CH2所采用的荷载组合

4.5.2美国算例AM1、AM2所采用的荷载组合

4.6非线性动力反应分析

4.6.1非线性动力反应分析程序简介

4.6.2梁柱屈服轨迹的确定

4.6.3构件刚度方案以及恢复力模型骨架线的确定

4.6.4地面运动记录的选取与标定

4.7非线性动力反应分析结果对比

4.8非线性动力反应分析结果

4.9房屋潜在抗震性能快速判定方法简介

4.9.1 FEMA154核心内容

4.9.2房屋调查表

5结语与展望

5.1论文的主要结论

5.2对后续研究工作的展望

致 谢

参考文献

附 录：作者在攻读学位期间发表的论文目录