双向地震动作用下隔震结构概率地震需求分析.pdf

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1、第28卷第3期土木工程与管理学报Vo1．28No．32011年9月JournalofCivilEngineeringandManagementSep．2011双向地震动作用下隔震结构概率地震需求分析樊剑，施力(1．华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉430074；2．湖北交通工程检测中心，湖北武汉430074)摘要：提出了双向近场和远场地震作用下，隔震结构概率工程需求分析的基本步骤和具体计算方法，以某实际隔震结构为例，给出了工程需求参数的选择、结构性能水准及抗震设防目标的具体确定。以地震波的PGA为IM，利用基于增量动力分析方法的条带调整法，计

2、算了该隔震结构10、Ls、CP各性能极限状态的易损性曲线，绘制了近场和远场地震作用下50年设计基准期内上部结构最大层间位移角和隔震支座最大位移的超越概率曲线。根据此曲线，对隔震结构的抗震性能进行了概率评估。关键词：隔震结构；概率地震需求分析；双向地震动；易损性曲线中图分类号：TU352．12文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)03-0230-05近年来，美国太平洋地震工程研究中心(PEER)提出了以全概率理论为基础的基于性能1隔震结构概率地震需求分析的结构抗震评价方法(称为第二代PEBB)。利用第二代PEBB法，一些学者对各种类型

3、结构的抗在PEER提出的以全概率理论为基础的第二震性能进行了概率评价，Zareian_lj研究了地震作代基于性能的结构抗震性能评价方法的大框架用下钢筋混凝土框架结构的倒塌安全性概率评价下，隔震结构概率地震需求分析的任务是计算某和设计；Mackie_2等开发了一套钢筋混凝土桥梁个工程需求参数EDP(如结构的位移、加速度等)结构概率地震性能评价集成系统；ZhangYuyi的年平均超越频率A唧以一实际桥梁为研究对象，考虑输入的不确定性A(EDP>edp)=JP(EDP>edpIIM=以及土体和结构参数的不确定性，利用概率评价方法对该桥的抗震性能进行了详细

4、评价。易伟建ira)l(1)等_4基于概率的等强度延性需求谱，提出了简化的概率地震需求分析方法，并发现该简化方法与式中，IM为地震强度参数(一般取PGA或sa(，增量动力分析方法的计算结果接近；袁万城等5％))，P(EDP>e咖IIM=im)是在给定IM=im在研究桥梁地震风险评估时将增量动力分析方法时，EDP>edp的条件概率(即结构超过某个极限与蒙特卡洛方法相结合，提出基于增量动力分析状态的易损性曲线)，A()为的年平均超越频率，本文取Sewell[7建议的能量法则表达式方法．蒙特卡洛的桥梁地震风险概率评估方法；吕大刚等结合拉丁超立方体抽样技术

5、提出了一A(im)=koim(2)种能综合考虑地震动不确定性和结构不确定性的式中，k。、k可由两个地震设防水准下的值进改进“云图法”，并对传统的概率地震需求分析的行拟合得到。内容进行了延伸，但在现有文献中却未见在第二P(EDP>e咖I111=im)的计算是确定A的代PEBB的框架下对建筑隔震结构的抗震性能进关键。本文先利用基于增量动力分析(IDA)的条行概率评价的报导。带调整法计算在给定IM=im下EDP的经验概率本文研究双向近场和远场地震作用下，隔震P(EDP>edpJIM：ira)：#~EDP>edpIIM=im}一结构概率工程需求分析的基本步

6、骤和具体计算方rt。法，对隔震结构的抗震性能进行概率评估。(3)收稿日期：2011-06—15作者简介：樊剑(1969-)，男，湖南宁远人，副教授，博士，研究方向为结构隔震(Email：fan-jian@126．com)基金项目：国家自然科学基金(51078166)，中央高校基本科研业务费专项资金(2010MS098)第3期樊剑等：双向地震动作用下隔震结构概率地震需求分析‘231·式中，}}(·)表示满足括号中条件的地震波数目，端部产生塑性铰等材料非线性因素的影响。其凡表示地震波集合中的总数量。中，隔震支座采用双向耦合的非线性弹簧单元模不断地增加I

7、M的值，可以得到不同m处P拟，梁柱单元的塑性铰只在单元端部产生，梁单元(EDP>edpIIM=im)的值。通常假设P(EDP>的非线性由端部的非线性抗弯弹簧以及一个中部edpIIM=im)为关于的指数正态分布的非线性剪切弹簧模拟，柱单元的非线性由端部P(EDP>edpIIM：im)的轴向非线性多弹簧模型以及两个方向的非线性剪切弹簧模拟。该隔震结构的前三阶周期为：()(4)1．201(纵向平动)、1．154(扭转振动)、1．145(横向平动)。式中，'7和卢dp可以通过对不同处P(EDP>表1隔震支座参数(橡胶垫直径600mm)edpIIM=im)各

8、离散点的值进行基于最小二乘的项目数值非线性拟合得到。橡胶G值(MPa)把公式(2)，(4)代入公式(1)可得到A(EDP支