山地消能减震掉层框架结构的易损性分析

发布时间：2017-12-25 15:20

本文关键词：山地消能减震掉层框架结构的易损性分析　出处：《重庆大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：山地建筑结构在山地城市中的应用日益增多,其中掉层结构作为最具代表性的结构形式而得到广泛应用。掉层结构与平地结构最大区别在于掉层结构有上、下两个接地面,存在严重的侧向刚度不规则和楼层承载力突变,这也使得其受力性能与普通平地结构有显著差别,在设计过程中会带来诸多困难。而目前对于掉层结构研究得还不够深入,工程实践过程中缺乏相关的规范指导,因此,有必要对掉层结构进行相关的抗震性能分析。本文利用PERFORM 3D建立了8度(0.2g)地区的一空间掉层框架结构的数值分析模型,研究了阻尼器在掉层结构平面和竖向不同布置位置时结构相应的响应,明确了阻尼器的优化布置位置;并采用增量动力分析方法(IDA)研究了无控结构、优化结构和满布结构的层间位移角、顶点位移和基底剪力随地震动强度增大的变化规律;之后通过易损性分析对结构抗震性能做出了相应的评价,并引入抗倒塌储备系数(CMR)评价了结构的抗倒塌能力。通过本文的研究,得到的主要结论如下:(1)确定阻尼器在结构竖向的优化布置位置,采用顺序搜索法(SSA)布置时,宜选用多控制指标的加权组合作为目标函数,这样可以减小掉层结构高阶振型和接地形式的影响,避免出现局部最优的现象。(2)确定阻尼器在结构平面的优化布置位置时,沿结构纵坡向,阻尼器应对称布置,该布置方式可以在有效减小结构整体响应的同时不增大结构的扭转效应。沿结构横坡向,阻尼器布置时,宜选择阻尼偏心率偏向于结构柔性端,且应保证阻尼偏心率不应过大。(3)对于阻尼器的选择,存在最优的阻尼指数和阻尼系数,该阻尼指数和阻尼系数下虽然不能使得结构所有响应均达到最小,但是其减震效率是最高的。(4)相同地震动强度下,有控结构的响应小于无控结构,有控结构弹性阶段比无控结构明显延长。沿结构纵坡向,有控结构可以推迟上接地柱的破坏,增大结构的变形能力;沿结构横坡向,优化结构可以减小结构的扭转效应,满布结构虽对减小结构扭转效应的作用有限,但其由于布置了较多阻尼器,耗散了大量地震能量,也减小了结构的地震响应。对比三种结构IDA曲线的离散性,可知不同DM参数下,以PGA作为IM参数时比以Sa作为IM参数时离散性更小。(5)以50%分位曲线为基础,确定了结构OP、IO、LS和CP四个性能点,有控结构两个方向各性能点取值均比无控结构大;由于扭转效应的影响,无控结构和满布结构均会从OP阶段迅速进入IO阶段。(6)对比三种结构易损性曲线表明,有控结构两个水平方向各性能水准下的超越概率均明显低于无控结构;沿结构纵坡向,无控结构基本满足“小震不坏”,有控结构能满足“中震弹性”;沿结构横坡向,无控结构满足“小震弹性”,优化结构满足“中震弹性”,满布结构满足“大震弹性”。(7)三种结构两个方向均满足“大震不倒”的要求;通过引入抗倒塌储备系数(CMR),验证了有控结构抗倒塌能力优于无控结构,优化结构效果比满布结构稍差,但是经济性明显好于满布结构。随着近年来对山地建筑结构的逐渐重视,越来越多的研究也随之开展,但是有关增设阻尼器的掉层框架结构的研究却很少,本文旨在通过对消能减震掉层框架结构的研究,进一步加深对掉层结构的认识。本文主要有以下几个创新点:(1)探讨了粘滞阻尼器在掉层框架结构两个主轴方向和竖向的合理布置。(2)得到了无控结构、优化结构和满布结构的IDA曲线。(3)建立了无控结构、优化结构和满布结构的的易损性曲线。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.4

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