近断层地震动对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 011 No 4 Ap r i l 近断层地震动对钢筋混凝土框架结构 地震反应的影响 张长浩 , 王 虎 , 王 薇 , 黄 拓 。 ( 1 长安大学理学院 , 西安 7 1 0 0 6 4 ; 2 青岛理工大学土木工程学院, 2 6 6 0 3 3 ; 3 长安大学建筑工程学院, 西安 7 1 0 0 6 1 ) 摘要 : 研 究 了近断层脉冲地震动 的工程特性 。 按 照 建筑抗震设计规 范 ( G B 5 0 0 1 1 2 0 1 0 ) 进行
2、抗震设计 , 选择 具有前方向性效应 、 滑冲效应和远 场地三类地震动作 为输入 , 采 用 S a p 2 0 0 0对一座 四层钢筋混凝 土框 架进行非 线性 时程分析。 分析结果表 明: 对于顶点位移、 层 间位 移角和基底剪力等结构动力响应参数 , 当结构的地震反应进入 弹塑 性 阶段 后 , 与远 场地震动 下的反应相 比, 在具有前 方向性效应和 滑冲效应地震动作 用下 , 结构的反应有较 大幅度的 增 大 对 结 构 中下 部 的破 坏作 用 的 影 响 比较 显 著 。 关 键 词 : 近 断层 地 震 动 ; 前 方 向性 效 应 ; 滑 冲 效 应 ; 钢 筋 混 凝 土
3、框 架 结 构 ; 非 线 性 时 程 分 析 Ab s t r a c t :T h e e n g i n e e ri n g c h a r a c t e ri s t i c s o f t h e n e a r f a u l t g r o u n d mo t i o n a r e s t u d i e d T h e f o u r fl o o r r e i n f o r c e d c o n c r e t e f r a me i s d e s i g n e d u n d e r( ( C o d e f o r s e i s mi c d e s
4、 i g n o f b u i l d i n g G B 5 0 0 l 1 - 2 0 1 0 T h e S A P 2 0 0 0 s o ft w a r e i s a p p l i e d t o mo d e l i t ,a n d t h e n o n l i n e a r t i me h i s t o r y a n a l y s i s o f s t r u c t u r e i s i mp l e me n t e d Gr o u n d mo t i o n s wi t h f o r wa r d d i r e c t i v i t y
5、 , f l i n g - s t e p a n d f a r - fi e l d a r e s e l e c t e d a s s e i s mi c i n p u t s T h e r e s u l t s s h o w t h a t i n t e r ms o f s o me s t r u c t u r a l d y n a mi c r e s p o n s e p a r a me t e r s ,s u c h a s t h e v e r t e x d i s p l a c e me n t ,t h e d i s p l a c
6、e me n t c o r n e r b e t w e e n t h e l a y e r s a n d t h e b a s e s h e a e t c , c o mp a r e d wi t h f a r - fi e l d g r o u n d mo t i o n , u n d e r t h e f u n c t i o n o f g r o u n d mo r o n wi t h f o rw a r d d i r e c t i v i t y a n d fl i n g s t e p ,t h e s t r u c t u r a
7、l r e s p o n s e s t o t h e g r o u n d mo t i o n w i t h n e a t- f a u l t a r e i n c r e a s e d c o n s i d e r a b l e ma g n i t u d e s w h e n t h e s e i s mi c r e s p o n s e s o f s t r u c t u r e s s t e p i n t o t h e e l a s t i c - p l a s t i c s t a g e ,a n d t h e i n fl u
8、e n c e o n d a ma g i n g t h e mi d l o we r s t r u c t u r e i s o b v i o u s l y g r e a t e r Ke y wo r d s :Ne a r - f a u l t g r o u n d mo t i o n ;F o rw a r d d i r e c t i v i t y ;F l i n g- s t e p ;S t r u c t u r e o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e f r a me ; No n l i n e a r
9、 t i me hi s t o r y a na l y s i s 中 图 分 类 号 : TU5 2 8 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 0 0 0 46 3 7( 20 1 1) 0 4 6 5 0 4 0前 言 近断层 ( n e a r f a u h ) 地震动 , 也称为近场 ( n e a r f i e l d ) 地震动或近源( n e a r s o u r c e ) 地震动 , 它是指 当 震 源距 较小 时 , 震 源 辐 射地 震 波 中 的 近场 和 中场 不 能忽 略 的 区域 的地 震 动 。近年 来 , 关 于近 断 层 脉 冲 对 结
10、 构 影 响 的研 究 主要 是 建 立 实 际 工 程 结 构 的模 型 输入实际 的地震记 录或数值模 拟地震 动 , 采用 试验或数值分析 的方法来考察 近场脉冲对结构地 震 反应 的影 响 。在 这 些研 究 中 , 采 用 的建 筑结 构模 型有钢筋混凝土框架模 型 和钢框架 模型等。最 近 几 次 近 断 层 大 地 震 , 即 美 国北 岭 地 震 ( 1 9 9 4 ) 、 日 本 神 户 地 震 ( 1 9 9 5 ) 、 我 国 台 湾 集 集 地 震 ( 1 9 9 9 ) 、 土 耳其 K o c a e l i 地震 ( 1 9 9 9 ) 和四川 I 汶川地震 (
11、2 0 o 8 ) 等 对 工 程 结构 的 严 重 破 坏 引 起 了地 震 工 程 界 的 密 切 关注 。实际上 , 断层前方 向性效应和滑 冲效应都可 致使断层地震动具有明显的速度和位移脉冲。从而 在振幅 、 频谱 和持时三方面与远场地震动有明显 的 差 别 。 随 着 时 间 的 积 累和 科学 的发 展 , 我 国 的抗 震 规 范 从 7 8规 范对 近 场 地 震 完 全 没 有 设 防 , 8 9规 范规 定 在 时程 分 析 中选 择 地 震波 时应 考 虑 近 震 、远 震 , 到 0 1 规 范 , 再 到 2 0 1 0规 范对 于 近 场 地 的 “ 撕 裂 作 用
12、” , 1 0规范修改 了发震断层 的避让距离的规定( 表 l 所示 ) , 场地 内存在发震断裂时 , 应对 断裂的工程 影响 进行 评价 。 表 1 发震断裂 的最小避让距 离 m 本文首先将 3 0条近断层地震动记录根据 向前 方向性效应 、滑冲效应与远场地震动等分为 3组 。 然 后 对 一 座 4层 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 进 行 非 线 性 一 6 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 第 4期 混 凝 土与水 泥制 品 总第 1 8 0期 时程分析。讨论和分析近断层地震动对钢筋混凝土 框架结构地震反应的影响 研究结果可
13、为建筑结构 抗震性能设计与加 固提供参考 。 1 近震脉 冲的选 取 与输入 地 震 动 的 P G V P G A ( 峰值 地 面 速度 峰值 地 面 加速度 ) 可以反映地震动的频谱特征 。本文从美国 太平洋地震工程研究 中心的强震观测数据库( h t t p : p e e r b e r k e l e y e d u ) 中选择 了具有滑冲效应 脉冲的地 震动记录共 l 0条 , 为与之 匹配 再各选择 l 0条前 方 向性脉冲和远场地震动记录作为研究对象 ( 表 2 摘录 了部分近断层脉冲记录 ) 。所选 的 P G V P G A 0 2 ; 断层距 在 2 0 k m 以内
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- 关 键 词:
- 断层 地震 钢筋混凝土 框架结构 反应 影响
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