近场地震作用下地基-基础-RC框架结构抗震性能研究

摘要

近场地震是抗震工程领域关注的热点问题之一。近场地震与远场地震相比存在较大的差异，包括竖向效应、长周期速度脉冲、方向性效应，导致其对结构的抗震性能影响也存在不同。鉴于钢筋混凝土框架结构在工程领域中应用较为广泛，本文以钢筋混凝土框架结构为研究对象，进行弹塑性动力时程分析，探讨近场地震作用下结构抗震性能的变化规律。另外，结构都是建于某一场地，土体-基础-上部结构必然组成统一的整体，结构抗震性能不可避免的受到土-结构相互作用的影响。所以，本文将研究近场地震作用下，考虑土-结构相互作用的RC框架结构抗震性能。具体研究如下:
　　(1)对近场地震、土-结构相互作用的研究背景及意义进行简单的介绍，针对相关研究现状和应用情况进行简单的分析，提出本文的研究内容和技术手段。
　　(2)对土-结构相互作用的模拟方法进行分析和对比，确定采用ATC40的方法对其进行模拟，并在确定时程分析的相关参数后使用SAP2000进行建模，对结构的地震响应进行弹塑性时程分析。
　　(3)在近场地震作用下，通过弹塑性时程分析的方法，对一10层钢筋混凝土框架结构进行地震模拟:在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地上各选取一条地震波，模拟在7度多遇和罕遇烈度地震作用下，分别计算该结构考虑土-结构相互作用与二阶效应时和采用刚性地基假定时的地震反应，并对结构在水平地震和水平、竖向地震共同作用下的层间位移、层间剪力进行对比分析。结果表明，竖向地震作用和土-结构相互作用不容忽视，且随着场地土变软，不利影响增大。
　　(4)为了研究近场地震对结构抗震性能的影响，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地上各选取竖向与水平PGA比值不同的七条地震波，在考虑土-结构相互作用的情况下对结构进行动力时程分析，得出结构在7度多遇和罕遇烈度地震作用下，最大层间位移、顶点位移、底层剪力和竖向与水平PGA比值之间的影响规律。表明近场地震中，考虑土-结构相互作用的情况下，结构抗震性能在地震竖向和水平PGA比值为0.6左右时所受影响最小，比值为0.7左右时所受影响最大。
　　(5)对钢筋混凝土框架结构高度进行改变，采用同样的方法对结构进行弹塑性时程分析，与高度改变前所得数据进行对比，得出近场地震作用下，随着结构高度的增加，地震响应指标的增大系数随之变大，结构安全性降低，而且场地土越软，地震对于高度较高结构影响越大。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 结构抗震理论的发展

1．3 近场地震

1．3．1 近场地震的概念

1．3．2 近场地震的基本特征

1．3．3 速度脉冲

1．3．4 近场地震危害实例

1．3．5 现行规范中对于水平地震作用和竖向地震作用的考虑

1．3．6 近场地震中竖向地震作用的研究进展及现状

1．4 土-结构相互作用

1．4．1 土-结构相互作用的研究历史

1．4．2 土-结构相互作用的研究方法

1．5 本文研究的主要内容

第2章 土-结构相互作用模型的建立和弹塑性时程分析

2．1 土-结构相互作用模型的建立

2．1．1 土-结构相互作用的影响因素

2．1．2 土-结构相互作用的模型

2．1．3 土-结构相互作用的模型参数计算

2．2 结构在地震作用下的弹塑性动力时程分析

2．2．1 时程分析的方法

2．2．2 阻尼参数设置

2．2．3 塑性铰的定义

2．2．4 重力二阶效应

第3章 近场单向、双向地震作用下框架结构抗震性能对比

3．1 引言

3．2 近场地震的判定

3．3 近场地震的特点

3．4 模型的建立

3．4．1 地震场地类型的划分

3．4．2 土-结构相互作用的实现

3．5 计算模型与参数

3．6 结果及分析

3．6．1 自振周期分析

3．6．2 小震、大震作用下结构反应分析

3．7 本章小结

第4章 近场双向地震作用下框架结构抗震性能研究

4．1 引言

4．2 竖向与水平PGA比值对结构地震响应的影响分析

4．2．1 地震波的选取

4．2．2 竖向与水平PGA比值变化时结构地震响应分析

4．3 结构高度变化时结构的地震响应

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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