结构近场地震作用及V型偏心支撑钢框架近场地震反应分析

发布时间：2018-01-04 05:27

本文关键词：结构近场地震作用及V型偏心支撑钢框架近场地震反应分析　出处：《苏州科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近场地震动通常含有强烈的速度脉冲,地面峰值速度与地面峰值加速度的比值较大,使得其加速度反应谱中的加速度敏感段变宽。近场脉冲型地震动对结构的强度和变形提出了更高的要求,现行抗震设计规范中基于远场地震动记录得到的设计反应谱不能满足近场区结构的抗震需求。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定对处于发震断裂两侧10km以内的结构,地震动参数应考虑近场影响,5km以内乘以放大系数1.5,5km以外宜乘以不小于1.25的放大系数。该规定没有考虑近场地震动反应谱形状的变化,只是粗略地同步放大了远场地震动固定形状反应谱的谱值来提高近场设计地震作用,在条文说明中也未给出依据。为了评价抗震规范中近场地震作用放大系数1.5的合理性,本文以V型偏心支撑钢框架为研究对象,所做工作如下:(1)根据《建筑抗震设计规》(GB50011-2010),考虑近场地震的影响,将地震动参数乘以放大系数1.5,设计了10层、15层和20层3个V型偏心支撑钢框架;(2)对3个V型偏心支撑钢框架进行了静力弹塑性分析,采用能力谱法(能力谱考虑了近场放大系数1.5)得到各结构在多遇地震和罕遇地震下的层间位移角,并将其与抗震规范中的层间位移限值进行了对比,结果表明在多遇地震和罕遇地震下,3个结构的层间位移角均满足要求;(3)按照场地条件、近场波特征,从美国太平洋地震研究中心筛选了10条近场地震动记录作为输入,基于结构的基底剪力、顶点位移、层剪力、支撑承担剪力及其占层剪力的比例和层间位移角,对所设计的3个结构进行了动力弹塑性时程分析;(4)多遇地震下,动力弹塑性时程分析所得各结构基底剪力明显大于规范中按振型分解反应谱法计算值(已考虑地震作用放大系数1.5),对于10层和15层结构,动力弹塑性时程分析所得基底剪力是振型分解反应谱法计算值的1.55倍,对于20层结构,动力弹塑性时程分析所得结果是振型分解反应谱法计算值的1.76倍;(5)多遇地震下,动力弹塑性时程分析所得各结构的层剪力均明显大于振型分解反应谱法计算值(已考虑近场地震作用放大系数1.5),在结构上部,二者差异较小,在结构下部,二者差异增大。结构基底剪力和层剪力的分析结果表明,对于近场区结构,按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)计算结构的水平地震作用不能满足结构抗震需求。(6)对多遇地震下各结构支撑承担剪力进行了分析,结果表明结构越高,支撑承担剪力占层剪力的比例越小,说明了偏心支撑钢框架结构不适用于弯曲变形较大的高层建筑;(7)对结构的层间位移角进行了分析。结果表明,多遇地震下,3个结构层间位移角均超过抗震规范中弹性层间位移角限值1/250,不满足“小震不坏”的要求;罕遇地震下,结构有部分楼层的层间位移角超过了抗震规范中弹塑性层间位移角限值1/50,不满足“大震不倒”,但也说明了偏心支撑钢框架结构具有良好的耗能能力;(8)将静力弹塑性分析所得结构的层间位移角与动力弹塑性时程分析结果进行了对比,前者明显小于后者,说明了静力弹塑性分析法不适用于评估近场区结构的地震反应;(9)对单条地震波进行了分析,当地震波的脉冲周期与结构自振周期相近时,由于共振效应,结构的地震反应增大,明显大于脉冲周期与结构自振周期相差较大的地震波。对结构在近场地震下的反应进行了综合分析,结果表明,对处于发震断裂两侧5km以内的结构,《建筑抗震设计规范》中近场地震作用放大系数1.5不能满足结构抗震需求。
[Abstract]:In order to evaluate the effect of near - field seismic design , 10 layers , 15 layers and 20 layers of three V - shaped eccentrically braced steel frames are obtained .

【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU311.3;TU391

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