【摘要】：為了研究結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌魯棒性,基于地震作用下框架結(jié)構(gòu)受力特征,結(jié)合備用荷載路徑法與動(dòng)力時(shí)程分析法,提出了結(jié)構(gòu)魯棒性定量分析方法,并根據(jù)震級-震中距條帶地震動(dòng)記錄選取方法選取隨機(jī)地震動(dòng)記錄進(jìn)行算例分析和驗(yàn)證。研究表明,結(jié)構(gòu)的魯棒性優(yōu)劣是一個(gè)相對概念,與外部作用強(qiáng)度呈反相關(guān)關(guān)系;通過定量分析結(jié)構(gòu)魯棒性,可以在多個(gè)結(jié)構(gòu)方案篩選時(shí)提供一定的參考;降低重要構(gòu)件的損傷風(fēng)險(xiǎn),對易損性系數(shù)和重要性系數(shù)均較大的構(gòu)件設(shè)置提供可靠保護(hù),加強(qiáng)構(gòu)件之間相互聯(lián)系,提高備用荷載路徑的可靠性,能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的魯棒性。
【圖文】：

的纖維模型非彈性框架單元ｉｎｆｒｍＦＢ，底層層高為３．６ｍ，其余各層層高為３．０ｍ；框架柱截面為５００ｍｍ×５００ｍｍ，縱梁和橫梁截面分別為５５０ｍｍ×３００ｍｍ和４５０ｍｍ×２５０ｍｍ；混凝土和鋼筋分別為Ｃ３０級和ＨＲＢ４００級。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度為８度，按Ⅱ類場地考慮地震作用。恒載和活載分別�。常担耄危恚埠停玻埃耄危恚病７治瞿Ｐ推矫骐p向?qū)ΨQ，為了避免重復(fù)計(jì)算，，取相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的一部分作為研究對象，模型平面布置及工況分布如圖１所示。圖１模型平面布置圖（單位：ｍ）Ｆｉｇ．１Ｐｌａｎ－ｖｉｅｗｏｆｍｏｄｅｌ（ｕｎｉｔ：ｍ）２．２地震動(dòng)記錄選取地震動(dòng)記錄有很強(qiáng)的不確定性，而這種不確定性對結(jié)構(gòu)響應(yīng)造成的影響甚至大于結(jié)構(gòu)自身的不確定性。為了避免地震動(dòng)記錄不確定性對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生明顯的傾向性干擾，通過地震和臺(tái)站信息對所選地震動(dòng)記錄進(jìn)行篩眩其中，地震信息主要包括震級和震源機(jī)制信息，臺(tái)站信息主要包括場地特征和震中距等信息，將二者結(jié)合可以更直觀地進(jìn)行地震動(dòng)記錄的篩眩因此，筆者按照震級－震中距（Ｍｗ－１２１第１期包超，等：基于地震響應(yīng)的結(jié)構(gòu)魯棒性定量分析方法

圖２構(gòu)件重要性系數(shù)曲線Ｆｉｇ．２Ｍｅｍｂｅｒｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｕｒｖｅｏｆｃｏｌｕｍｎｓ件損傷風(fēng)險(xiǎn)的增幅卻相對較校以圖３（ａ）為例，在多遇地震作用下，工況１和工況４對應(yīng)的底層框架柱損傷風(fēng)險(xiǎn)明顯低于其余４個(gè)框架柱。在設(shè)防地震作用下，底層框架柱的損傷風(fēng)險(xiǎn)都有所增加，但各框架柱受損風(fēng)險(xiǎn)的增長幅度卻有所區(qū)別，工況１和工況４對應(yīng)的底層框架柱受損風(fēng)險(xiǎn)增幅較大，而其余框架柱的受損風(fēng)險(xiǎn)增幅卻較小，這使底層框架柱的受損風(fēng)險(xiǎn)更加接近。當(dāng)結(jié)構(gòu)遭受罕遇地震時(shí)，工況１和工況４對應(yīng)的框架柱受損風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步大幅提高，且明顯高于其余構(gòu)件受損風(fēng)險(xiǎn)，這一特點(diǎn)尤以結(jié)構(gòu)超烈度地震作用下明顯。對于這種現(xiàn)象分析可知，多遇和設(shè)防地震強(qiáng)度相對較小，在這兩種地震動(dòng)強(qiáng)度作用下，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)基本保持在線性狀態(tài)內(nèi)，在相互耦合的各內(nèi)力中構(gòu)件的軸力對于其承載能力影響較大，工況１和工況４中框架柱承受的豎向恒載和活載相對較小，則損傷風(fēng)險(xiǎn)也較低，而工況２和工況３對應(yīng)的中柱承擔(dān)的豎向荷載最大，損傷風(fēng)險(xiǎn)也最高。當(dāng)?shù)卣饎?dòng)強(qiáng)度增大至罕遇地震和超烈度地震時(shí)，結(jié)構(gòu)中除了出現(xiàn)多遇和設(shè)防地震時(shí)相似的豎向荷載與水平作用力外，還會(huì)在大幅度擺動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生較大的傾覆力矩，距離結(jié)構(gòu)平面剛心較遠(yuǎn)的框架柱軸力顯著增大，導(dǎo)致不同內(nèi)力對其達(dá)到極限承載能力的貢獻(xiàn)也產(chǎn)生變化，即軸力對距離結(jié)構(gòu)平面剛心較遠(yuǎn)的框架柱破壞發(fā)揮了重要作用，致使工況４，５，６中構(gòu)件的受損風(fēng)險(xiǎn)大幅度提高。在這３個(gè)工況中，工況４的受損風(fēng)險(xiǎn)增幅最為明顯，主要因?yàn)樵趶?qiáng)震作用下大量構(gòu)件進(jìn)入非線性狀態(tài)，該工況對應(yīng)于角柱，可用的備用荷載路徑數(shù)量遠(yuǎn)少于邊柱
【作者單位】： 蘭州理工大學(xué)防震減災(zāi)研究所;寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院;蘭州理工大學(xué)西部土木工程防災(zāi)減災(zāi)教育部工程研究中心;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51178211,51578274)
【分類號】：TU375.4;TU311.3

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本文編號：2549981