近场脉冲型地震作用下PC框架结构地震反应分析

摘要

经过对近断层区域的地震灾害的调查和统计发现，该区域的震害体现出显著的集中性且较远场区域更为严重，因此，为了减少近场区域的震害损失，近场区域工程结构抗震性能一直是学界研究热点。在上世纪末以来发生的北岭、神户、集集等大地震中积累到的大量近场地震动记录，解决了一直以来困扰学界的研究资料匮乏的问题，使得针对近场地震动这一有别于普通远场地震的特殊荷载形式对工程结构的影响研究更为方便。同时，随着预应力技术进一步的发展，预应力框架结构因其诸多优点而别越来越多地应用于大型公共建筑和工业厂房中，其中不乏处在近断层区域的结构，这使得近场地震动作用下的预应力框架结构的抗震性能研究成为必需。近场地震动有着诸多显著区别于普通远场地震动的特点，目前研究较广泛和深入的便是针对其脉冲效应的，本文亦以此作为切入点，研究预应力框架在近场脉冲型地震动作用下的地震响应。主要研究内容和结论如下：
　　1、依据我国现行相关抗震规范，设计了两榀预应力框架，设防烈度为8度（0.2g），其中框架PCF1为三层两跨，总高15.6m，抗震等级为二级，框架PCF2为六层两跨，总高30.0m，抗震等级为一级，然后在OpenSees软件中建立了两榀框架基于纤维单元的非线性动力分析数值模型并验证建模方法准确性；
　　2、分析结果表明，多遇地震情况下，两榀框架在两类地震中均能处于弹性阶段，相关变形均值满足规范框架结构地震弹性响应限值要求，总体上满足小震不坏的抗震设防要求；罕遇地震情况下，两榀在两类地震动作用下都能够避免整体失效和局部失效，实现大震不倒的抗震设防目标，但耗能机制趋于不合理；在PGA相同的情况下，两榀框架在远场地震动记录引起的结构响应均比近场脉冲型地震动记录引起的地震响应都小，后者对结构的延性需求和耗能能力需求都更大；
　　3、经对比分析不同1Tp/T取值的近场脉冲型地震动作用下两榀框架的地震响应，结果表明，总体上，在1Tp/T取值接近1的时候近场脉冲型地震动中的速度脉冲对结构地震响应放大的程度最高。第1组、第2组和第5组、第6组地震波作用下的k计算结果明显小于第3组、第4组，即在1Tp/T取值远离1的时候，近场脉冲型地震动中的速度脉冲对结构地震响应放大的程度也会随之降低；当近场脉冲型地震动中出现不止一次速度脉冲时，除了PGV最大的主脉冲外，其他脉冲成分对结构地震响应的影响同样不可忽略；在相同的近场脉冲型地震动（框架PCF1的3号、4号地震波和框架PCF2的1号、2号地震波）作用下，自振周期与脉冲周期更接近的框架PCF1的地震响应显著大于框架PCF2的地震响应。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究目的和研究内容

2 预应力混凝土框架的设计及其数值模拟

2.1 预应力混凝土框架的设计

2.2 PC平面框架基于纤维单元的数值模拟

2.3 数值模型验证

2.4 本章小结

3 近场脉冲型地震动作用下PC框架结构的抗震性能分析

3.1 预应力框架非线性动力分析输入地震动的选取

3.2 多遇地震作用下PC框架结构地震反应分析及对比

3.3 罕遇地震作用下PC框架结构地震反应分析及对比

3.4 本章小结

4 1T p/T对PC框架结构地震反应的影响

4.1 引言

4.2 速度脉冲的识别及地震动的选取

4.3 不同脉冲周期的速度脉冲成分对结构地震响应的影响

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录