序列型地震作用下钢框架抗震性能研究.docx

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1、序列型地震作用下钢框架抗震性能研究一个结构往往会在受到一次地震作用之后的较短时间内再次遭受余震的作用,此时该结构在上次地震作用下已经有了一定的初始损伤且未得到及时的修复,后续地震对结构的附加作用可能使结构产生更大的累积损伤甚至倒塌,从而造成更加严重的财产损失和人员伤亡。我国的结构抗震设计中只考虑单个设计地震的作用而没有考虑主余震序列型地震动对结构的影响,没有在序列地震动对结构造成的破坏方面做出具体的规定;同时,在各抗震模拟试验或者有限元模拟中,也基本采用单一主震,所得到的结构抗震性能不能真正描述结构在实际地震作用下的反映。本文首先根

2、据现行抗震规范建立8度抗震的6m×6m×15.9m钢框架结构,按1/2缩尺对此钢框架进行振动台累积损伤试验,通过传统数据采集方法与新型数据采集系统3D-DIC共同收集数据;其次,对结构进行有限元分析,通过将试验数据与有限元数值模拟分析的结果进行对比,证明:该有限元软件的快速非线性时程分析(FNA)可以准确地计算出钢框架结构在多次地震作用下的损伤累积效应;通过对结构自振频率以及节点损伤状态的分析,证明:基于结构层间位移角的损伤指标可以准确地反映出钢框架结构在地震作用下的整体损伤情况;对实际地震进行选取及调整,通过随机式合成方法构造了1

3、75条不同的主余震序列型地震,对简单钢框架(1×1×4)和一般钢框架(3×4×5)通过控制参数变量的方法,分别在主震PGA为0.3g、0.4g、0.6g及0.8g的情况下了分析了余震对结构累积附加损伤的影响规律;分别在余震PGA为0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g的情况下分析了主震对结构累积附加损伤的影响规律:(1)结构的累积附加损伤与余震地震动特性密切相关,余震的强度以及主震过后受损结构的自振周期所对应余震的频谱特性,决定了结构累积附加损伤的增值大小;(2)主震对结构的累积附加损伤影响没有一致的规律,主震中

4、不同损伤程度的结构,其刚度的下降和周期的增大幅度不同,所以即使对应相同的余震,结构也会有不同程度的累积附加损伤;(3)一般钢框架(3×4×5):对于在抗震分析范围内谱加速度小于1.0m/~2的余震,在此结构的抗震设计中可以忽略不计;对于在抗震分析范围内谱加速度能够达到1.5m/~2的余震,在此结构抗震地震设计中可以较少考虑;对于在分析范围内谱加速度达到2.5m/~2以上的余震,在此结构抗震地震设计中要引起足够的重视;(4)在实际应用中,设计者应结合本地历史震害资料,推测可能发生的主余震序列的强度以及频谱特性,以此来提高钢框架结构相应

5、的安全系数。