本文關(guān)鍵詞：山地消能減震掉層框架結(jié)構(gòu)的易損性分析　出處：《重慶大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：山地建筑結(jié)構(gòu)在山地城市中的應(yīng)用日益增多,其中掉層結(jié)構(gòu)作為最具代表性的結(jié)構(gòu)形式而得到廣泛應(yīng)用。掉層結(jié)構(gòu)與平地結(jié)構(gòu)最大區(qū)別在于掉層結(jié)構(gòu)有上、下兩個(gè)接地面,存在嚴(yán)重的側(cè)向剛度不規(guī)則和樓層承載力突變,這也使得其受力性能與普通平地結(jié)構(gòu)有顯著差別,在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)帶來(lái)諸多困難。而目前對(duì)于掉層結(jié)構(gòu)研究得還不夠深入,工程實(shí)踐過(guò)程中缺乏相關(guān)的規(guī)范指導(dǎo),因此,有必要對(duì)掉層結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的抗震性能分析。本文利用PERFORM 3D建立了8度(0.2g)地區(qū)的一空間掉層框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析模型,研究了阻尼器在掉層結(jié)構(gòu)平面和豎向不同布置位置時(shí)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的響應(yīng),明確了阻尼器的優(yōu)化布置位置;并采用增量動(dòng)力分析方法(IDA)研究了無(wú)控結(jié)構(gòu)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和滿布結(jié)構(gòu)的層間位移角、頂點(diǎn)位移和基底剪力隨地震動(dòng)強(qiáng)度增大的變化規(guī)律;之后通過(guò)易損性分析對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能做出了相應(yīng)的評(píng)價(jià),并引入抗倒塌儲(chǔ)備系數(shù)(CMR)評(píng)價(jià)了結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。通過(guò)本文的研究,得到的主要結(jié)論如下:(1)確定阻尼器在結(jié)構(gòu)豎向的優(yōu)化布置位置,采用順序搜索法(SSA)布置時(shí),宜選用多控制指標(biāo)的加權(quán)組合作為目標(biāo)函數(shù),這樣可以減小掉層結(jié)構(gòu)高階振型和接地形式的影響,避免出現(xiàn)局部最優(yōu)的現(xiàn)象。(2)確定阻尼器在結(jié)構(gòu)平面的優(yōu)化布置位置時(shí),沿結(jié)構(gòu)縱坡向,阻尼器應(yīng)對(duì)稱布置,該布置方式可以在有效減小結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)的同時(shí)不增大結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。沿結(jié)構(gòu)橫坡向,阻尼器布置時(shí),宜選擇阻尼偏心率偏向于結(jié)構(gòu)柔性端,且應(yīng)保證阻尼偏心率不應(yīng)過(guò)大。(3)對(duì)于阻尼器的選擇,存在最優(yōu)的阻尼指數(shù)和阻尼系數(shù),該阻尼指數(shù)和阻尼系數(shù)下雖然不能使得結(jié)構(gòu)所有響應(yīng)均達(dá)到最小,但是其減震效率是最高的。(4)相同地震動(dòng)強(qiáng)度下,有控結(jié)構(gòu)的響應(yīng)小于無(wú)控結(jié)構(gòu),有控結(jié)構(gòu)彈性階段比無(wú)控結(jié)構(gòu)明顯延長(zhǎng)。沿結(jié)構(gòu)縱坡向,有控結(jié)構(gòu)可以推遲上接地柱的破壞,增大結(jié)構(gòu)的變形能力;沿結(jié)構(gòu)橫坡向,優(yōu)化結(jié)構(gòu)可以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),滿布結(jié)構(gòu)雖對(duì)減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的作用有限,但其由于布置了較多阻尼器,耗散了大量地震能量,也減小了結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。對(duì)比三種結(jié)構(gòu)IDA曲線的離散性,可知不同DM參數(shù)下,以PGA作為IM參數(shù)時(shí)比以Sa作為IM參數(shù)時(shí)離散性更小。(5)以50%分位曲線為基礎(chǔ),確定了結(jié)構(gòu)OP、IO、LS和CP四個(gè)性能點(diǎn),有控結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向各性能點(diǎn)取值均比無(wú)控結(jié)構(gòu)大;由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響,無(wú)控結(jié)構(gòu)和滿布結(jié)構(gòu)均會(huì)從OP階段迅速進(jìn)入IO階段。(6)對(duì)比三種結(jié)構(gòu)易損性曲線表明,有控結(jié)構(gòu)兩個(gè)水平方向各性能水準(zhǔn)下的超越概率均明顯低于無(wú)控結(jié)構(gòu);沿結(jié)構(gòu)縱坡向,無(wú)控結(jié)構(gòu)基本滿足“小震不壞”,有控結(jié)構(gòu)能滿足“中震彈性”;沿結(jié)構(gòu)橫坡向,無(wú)控結(jié)構(gòu)滿足“小震彈性”,優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足“中震彈性”,滿布結(jié)構(gòu)滿足“大震彈性”。(7)三種結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向均滿足“大震不倒”的要求;通過(guò)引入抗倒塌儲(chǔ)備系數(shù)(CMR),驗(yàn)證了有控結(jié)構(gòu)抗倒塌能力優(yōu)于無(wú)控結(jié)構(gòu),優(yōu)化結(jié)構(gòu)效果比滿布結(jié)構(gòu)稍差,但是經(jīng)濟(jì)性明顯好于滿布結(jié)構(gòu)。隨著近年來(lái)對(duì)山地建筑結(jié)構(gòu)的逐漸重視,越來(lái)越多的研究也隨之開(kāi)展,但是有關(guān)增設(shè)阻尼器的掉層框架結(jié)構(gòu)的研究卻很少,本文旨在通過(guò)對(duì)消能減震掉層框架結(jié)構(gòu)的研究,進(jìn)一步加深對(duì)掉層結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。本文主要有以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn):(1)探討了粘滯阻尼器在掉層框架結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向和豎向的合理布置。(2)得到了無(wú)控結(jié)構(gòu)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和滿布結(jié)構(gòu)的IDA曲線。(3)建立了無(wú)控結(jié)構(gòu)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和滿布結(jié)構(gòu)的的易損性曲線。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU375.4

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