近断层脉冲型地震动特性及其对RC框架结构抗整体性倒塌能力影响

摘要

近断层地震动是最为复杂的地面运动之一，它强烈的依赖于断层的破裂过程、断层面上位错的发展过程、滑动的方向、滑动的速度、以及观测点与断层的相对位置等。因此，准确分析与评估近断层地震动作用下RC框架结构抗整体性倒塌能力既是建筑物安全评估的现实要求，也是性能化抗震设计的发展趋势。本文就近断层脉冲型地震动特性及其对RC框架结构抗整体性倒塌能力影响进行研究，主要研究内容如下：
　　(1)综述国内外近断层地震动特性及其对框架结构响应的研究现状，介绍了结构倒塌的定义、分类、判断准则以及结构抗倒塌能力分析与评估方法。
　　(2)简要分析了近断层脉冲型地震动的产生原因及主要特征，讨论了基于峰值-峰值速度（Peak-to-Peak Velocity，PPV)脉冲和正则累积平方速度（Normalized Cumulative Squared Velocity,NCSV)指标的有明显脉冲地震动记录选择方法，并基于此方法选择了144条近断层脉冲型地震动记录，用于讨论近断层脉冲型地震动特性及评估RC框架结构抗整体性倒塌能力。
　　(3)基于第2章选出的144条近断层脉冲型地震动记录，分析了其竖向与水平向地震动记录中峰值加速度比值（即PGAV/PGAH)与断层距、震级、脉冲周期、场地类别以及震源机制的关系。统计结果表明：在近断层地震动的竖向与水平向的峰值加速度比值（PGAWPGAh)，明显高于我国现行规范的规定PGAv/PGAh=0.65,故对于临近近断层的结构，采用传统的PGAv/PGAh=0.65进行分析抗震计算可能偏于不安全。
　　(4)选择一榀六层三跨钢筋混凝土框架结构为研究对象，以非线性有限元软件OpenSees为分析平台，从第2章给出的地震动记录中选择20条用于时程分析，以结构基本周期对应谱加速度Sa(T1)为强度指标调整原始地震动记录，并对结构进行增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis，IDA),以结构最大层间位移角和楼层最大层间位移角等为损伤指标，统计分析近断层脉冲型地震动记录下的IDA曲线，从而评估结构的抗整体性倒塌能力。同时，也选择ATC-63建议的20条远场地震动记录与近断层地震动的结果进行对比分析。对比结果表明：在地震动强度相同时，近断层脉冲型地震动更容易引起结构的破坏；近断层脉冲型地震动作用下结构的抗倒塌能力低于远场地震动作用下结构的抗倒塌能力；近断层脉冲型地震动作用下结构底层的塑性变形相对更加集中。
　　综上所述，本文通过对近断层脉冲型地震动特性及其对RC框架结构抗震能的影响进行深入细致的研究，发现近断层脉冲型地震作用下结构抗倒塌能力远低于远场地震作用下结构抗倒塌能力，且在近断层地震作用下，竖向与水平向的峰值加速度比值明显高于我国现行规范规定，这些结果可为RC框架结构进行抗震设计提供理论依据和技术支撑，具有重要的实际参考价值和现实意义。

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附表索引

第 1章 绪 论

1. 1 课题研究背景及研究意义

1 .2 国内外近断层地震动研究现状

1 .3国内外结构整体性抗倒塌能力研究现状

1 .4结构抗倒塌能力分析与评估方法

1 .5本文的研究目的与主要内容

第2章近断层脉冲型地震动选取原则及RC框架结构数值模拟

2 .1 引言

2.2 近断层地震动的特性

2.3 近断层脉冲型地震动的选取原则

2.4 RC框架结构数值分析模拟

2.5 本章小结

第3章近断层竖向地震动特性统计分析

3 .1 引言

3 .2 我国规范中对竖向地震作用的计算

3.3 竖向与水平向峰值加速度比值分析

3.4 本章小结

第4章近断层脉冲型地震动作用下RC框架结构抗整体性倒塌能力分析与评估

4 .1 引言

4. 2 近断层地震动的速度脉冲效应

4. 3 计算模型及地震动的选取

4. 4 利用增量动力分析评估结构抗整体性倒塌能力

4. 5 算例分析

4. 6 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录

攻读硕士学位期间所取得的学术成绩