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《近斷層地震動作用下多層框架結(jié)構(gòu)動力性能》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、１４２摘第四屆全國土木工程研究生學(xué)術(shù)論壇論文集近斷層地震動作用下多層框架結(jié)構(gòu)動力性能王洪濤，徐龍軍（哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱１５００９０）要：為了考察近斷層脈沖型地震作用下普通框架結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，首先介紹了４種表征近斷層向前方向性效應(yīng)作用的簡單脈沖模型，結(jié)合現(xiàn)有的近斷層脈沖型地震動參數(shù)衰減關(guān)系式，研究了不同簡單脈沖的特征。其次，利用現(xiàn)有的近斷層脈沖型地震動參數(shù)衰減關(guān)系式和四種不同的脈沖模型，根據(jù)不同場地、震級和斷層距分別確定地震動輸入，對普通鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進行了時程分析，比較并分析了不同簡單脈沖模型地震動作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。結(jié)果表明，脈沖形狀和場地條件會明顯影
2、響框架結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)；對于具有較短自振周期的結(jié)構(gòu)，較小震級的近斷層地震動有可能導(dǎo)致嚴重破壞。關(guān)鍵詞：近斷層作用；地震動；脈沖；框架結(jié)構(gòu)１引言歷史地震動記錄資料表明，斷層距２０ｋｉｎ以內(nèi)的地震動與遠場地震動明顯不同。近斷層地震動具有大速度和大位移脈沖的特征。依據(jù)斷層機制的不同和破裂走向與場地位置關(guān)系的變化，近斷層地震動呈現(xiàn)出“滑沖”或“向前的方向性”等近斷層效應(yīng)［１］?；瑳_作用通常發(fā)生在平行于斷層走向的走滑斷層或傾滑斷層地震中，伴隨有不可恢復(fù)的地面殘留位移；向前的方向性大脈沖效應(yīng)發(fā)生在垂直斷層方向地震動的起始階段。斷層破裂過程引起的剪切位錯輻射模式通常使得垂直斷層方向的地震動比平行斷層
3、方向的地震動更為危險［１］。這種近斷層效應(yīng)會顯著影響到地面工程結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，因此，需要在結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計過程中予以充分重視。為了將近斷層作用應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，許多學(xué)者曾致力于簡單脈沖作用下單自由度和多自由度體系的動力響應(yīng)分析［２’５］。與此同時，對控制結(jié)構(gòu)響應(yīng)的近斷層地震動參數(shù)（如脈沖幅值、脈沖周期等）衰減關(guān)系的研究也開展起來［６＿８］。這兩個方面的研究都在近斷層地震動的特征及其對結(jié)構(gòu)的影響方面獲得一定的成果。但這些工作仍然存在一些不足，如未考慮不同簡單脈沖波形可能對結(jié)構(gòu)的影響差別，尚未將近斷層地震動脈沖模型與已經(jīng)獲得的參數(shù)經(jīng)驗關(guān)系較好地結(jié)合起來，因此還不能夠?qū)⑦@些成果直接應(yīng)
4、用于近斷層地區(qū)的抗震設(shè)計中。本文意在將簡單脈沖與近斷層地震動參數(shù)經(jīng)驗關(guān)系式結(jié)合起來，用以考察近斷層脈沖型地震作用下普通框架結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。為此，首先介紹了４種表征近斷層向前方向性效應(yīng)作用的脈沖模型，研究了不同簡單脈沖的特征。利用現(xiàn)有的近斷層脈沖地震動參數(shù)衰減關(guān)系式和四種不同的脈沖模型分別確定地震動輸入，比較并分析了不同脈沖地震動作用下普通鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。討論了考慮近斷層脈沖地震動作用的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)特性，可以為近斷層工程結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析提供參考依據(jù)。２脈沖地震動模型目前，通常使用四種基本加速度脈沖（矩形、半正弦、三角、平方）形式或它們的某種變化形式近似描述近斷層地區(qū)向前
5、的方向性效應(yīng)脈沖地震動凹１１｜。表１列出了四種脈沖的加速度、速度和位移時程。向前的方向性脈沖Ｐ１由矩形加速度脈沖組成，包括向前和向后的位移部分，稱為“沖擊荷載”脈沖。半正弦、三角和平方型脈沖（Ｐ２～Ｐ４）均由初始作用為零的“漸進荷載”加速度脈沖組成。與矩形脈沖型脈作者簡介：王洪濤（１９７３一）．男，河北定州人，博士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)抗震工程研究。第四屆全國土木工程研究生學(xué)術(shù)論壇論文集沖不同，其他三種脈沖形式的加速度時程都呈現(xiàn)出清晰的加速度峰值。表１簡單脈沖的描述與分類１４３Ｔａｂ．１Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｍｐｌｅｐｕｌｓｅｓ對
6、于近斷層地震動，速度比加速度更能反映地震動的主要特征。因此，每種脈沖可以用兩個參數(shù)加以確定：速度脈沖周期（或脈沖持時）ＴＰ和速度幅值Ｖ（ＰＧＶ）。根據(jù)這兩個參數(shù)以及脈沖的組成表達式，可以推導(dǎo)出脈沖加速度幅值Ａ（ＰＧＡ）和位移幅值Ｄ（ＰＧＤ），進而可以得到反映脈沖幅值與周期關(guān)系的比率ＡＴＰ／Ｖ、ＶＴＰ／Ｄ。表２給出了四種脈沖的定義比率值?？梢钥闯?，四種脈沖的ＡＴＰ／Ｖ率明顯不同。與ＡＴＰ／Ｖ不同。四種脈沖的ＶＴＰ／Ｄ率值按從Ｐ１到Ｐ４的順序遞減。顯然，脈沖的這些特征與基本脈沖的形狀有關(guān)，對實際近斷層脈沖型地震動而言，場地條件很可能是影響脈沖基本形狀和這些比率的重要因素。表２脈沖幅值與脈
7、沖周期的關(guān)系３輸入地震動Ｔａｂ．２Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｐｕｌｓｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｓａｎｄｐｕｌｓｅｐｅｒｉｏｄ為了估計與脈沖地震動速度有關(guān)的等效加速度幅值Ａ。，簡單的辦法就是將簡單脈沖與實際記錄地震動的速度幅值Ｖ和脈沖周期丁。聯(lián)系起來。本文選用文獻Ｅ８３給出的考慮場地條件和震級影響的向前方向性地震動的參數(shù)經(jīng)驗關(guān)系：Ｉｎ（Ｖ，）一４．４６＋０．３４Ｍ。一０．５８１ｈ（Ｒ２＋４９）１ｌｎ（Ｖ，）＝４．５８＋０．３４Ｍｗ一０．
