【摘要】：結構地震易損性分析是基于性態(tài)抗震設計和抗震性能評估的重要研究內容,而地震易損性分析中首先要解決的問題就是地震動記錄該如何選取。震害研究調查和地震理論研究的結果都表明,地震作用是具有多維效應的,且實際的工程結構也是三維立體空間構成,因此僅僅考慮單向輸入下的地震作用對結構地震易損性的影響是不全面的,也是不合理的,這樣會低估結構在地震作用下的地震響應。隨著抗震理論的發(fā)展、結構數(shù)值計算能力的提高以及實際工程對結構安全需求的提高,工程學界現(xiàn)在逐漸開始重視結構在雙向(三向)地震作用時的結構地震反應分析。但是目前對結構進行雙向地震輸入時仍然有一些問題需要解決。如地震動參數(shù)如何選擇,雙向地震動記錄如何選取等�；诖�,本文從地震動強度參數(shù)的選擇、雙向輸入地震動選取方法以及單、雙向輸入下結構地震易損性分析結果差異等角度進行了研究探索,主要研究內容如下:(1)基于有限元軟件OpenSEES,建立了用于結構地震易損性分析的典型三維框架結構模型。從結構的整體動力特性,結構構件以及結構整體滯回性能三個維度對所建有限元模型有效性進行了驗證,為后續(xù)的研究分析奠定了基礎。(2)在地震動記錄選取時,首先系統(tǒng)總結歸納了24種地震動強度參數(shù)的特點,其次采用距離分析和Pearson相關分析方法對地震動強度參數(shù)間的實用性和可組合性進行了評價。最后通過非線性時程分析,對各地震動強度參數(shù)和地震作用下結構的最大地震響應(最大層間位移角)進行統(tǒng)計回歸分析,從相關性、有效性、實用性和效益性幾個方面來評價和優(yōu)選出雙向地震動記錄選取時所需的地震動強度參數(shù)。(3)針對結構地震易損分析時雙向輸入地震動記錄(組)的選取問題,考慮到單一地震動強度參數(shù)并不能充分反映地震動特性對結構地震易損性的影響,分別采用了描述地震特性的震級M和震中距R組合,以及考慮地震動峰值特性和與場地條件有關的峰值加速度PGA和卓越周期Tp組合,來篩選雙向地震動記錄,建議了選取地震動記錄采用的相關參數(shù)的合理取值范圍。最后通過對單、雙向輸入下結構地震易損性分析結果的對比分析,說明了對結構進行雙向地震易損性分析的必要性,驗證了本文雙向地震動記錄選取方法的有效性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU352.11
【圖文】：

上房屋倒塌；在2017年8月8日四川省阿壩州九寨溝縣發(fā)生7.0級地震，傷亡500多人；前不久的2018年2月中國臺灣省花蓮發(fā)生6.5級地震，傷亡數(shù)百人，大量房屋倒塌損毀。圖1.1分別展示了中國最近發(fā)生幾次強震的各種破壞情況，由此可以看出地震的危害之大。近年來頻頻發(fā)生的地震不僅造成了慘重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟財產(chǎn)損失，也使我們清醒地認識到，在工程抗震分析和設計時，如何有效的反映強震對建筑結構的影響，如何有效的提高對結構抗震性能的全面理解和抗震設計理念及設計分析方法的改進，將是今后工程抗震領域的主要研究內容。隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對自身和建筑結構的安全性的要求日益提高。由于近年來地震災害頻繁發(fā)生，引發(fā)了一系列嚴重的社會和經(jīng)濟問題，這使得地震災害的風險性分析越來越得到重視。地震災害的風險性分析主要包括地震危險性分析、地震易損性分析和地震災害損失評估三個方面[2]。地震災害的危險性分析主要研究給定區(qū)域內發(fā)生各種強度地震災害的概率；地震易損性分析則涉及到震害調查、結構抗震試驗、結構地震動的模擬、結構工程的地震反應分析以及工程結構的抗震可靠度分析等內容，研究的是工程結構在不同強度地震作用下受到傷害、破壞或倒塌的可能性；地震災害的損失評估則是在地震風險性分析和地震易損性分析的基礎上

（ a）五層結構平面圖 （b）五層結構立面圖圖 2-4 結構設計模型示意圖2.3.2 SATWE 參數(shù)設置采用 PKPM 中結構設計子模塊 SATWE 進行此次典型框架結構的設計和運算工作。在 PM 中完成結構模型設計和荷載加載后，需要進入 SATWE 模塊計算結構參數(shù)，用以查看和檢驗模型是否出現(xiàn)設計失誤和模型各項設計信息是否滿足規(guī)范要求等，以便后續(xù)的研究分析。下文將本次設計運算中 SATWE 參數(shù)設置做一個簡要的梳理和總結。在總信息模塊，基于典型框架結構的設計和需要進行雙向水平地震作用，水平力與整體坐標系夾角設為零度；結構構造和材料參數(shù)信息按規(guī)范填入；墻元細分最大控制長度，為保證其設計進度，取為 1.0；在恒活荷載計算信息中，選擇模擬施工加載 3，及采用分層剛度分層加載模型。在分層加載時，去掉了沒用的剛度，是結果更接近與實際情況；強制剛性樓板假定則按需要選擇，計算樓層位移比和結構層間位移比是應考慮，而計算結構周期、內力、位移以及配筋計算時則不考慮。地震作用計算信息中選擇計算水平地震作用，結構所在地區(qū)選為全國；規(guī)范

圖 2-5 修正 Kent-Park 混凝土本構模型圖 圖 2-6 修正 Kent-Park 混凝土本構模型本文中將有箍筋約束的核心區(qū)混凝土與無約束的保護層混凝土分開考慮；分別選用不同的本構參數(shù)，（1）以考慮箍筋的約束對核心區(qū)混凝土的強化作用。根據(jù)上文，=采用的參數(shù)如下：對于無約束的保護層混凝土參數(shù)選取，參照《混凝土結構設計規(guī)范》[85]，保護層混凝土pcf 取為cmf ；峰值壓應變0 =0.002；極限壓應變u =0.0033；極限壓應力 0.2pcu cmf f；屈服應力tf 取為tmf ；初始剛度與卸載剛度比值 =0.1；受拉軟化階段剛度絕對值 /0.002ts tmE f。（2）對于核心區(qū)混受約束混凝土參數(shù)的取值，則根據(jù)修正 Kent-Park 模型，按照文獻[86]相關參數(shù)計算方法，來確定受約束核心區(qū)混凝土的參數(shù)取值；其中受約束區(qū)混凝土初始剛度和卸載剛度比值 一樣取為 0.1；約束區(qū)受拉軟化段剛度絕對值 /0.002tsc tmE f。2.4.2.2. 鋼筋本構模型鋼筋本構模型采用 OpenSEES 中 Steel02 顯示模型，選用該模型因其計算效率高，節(jié)約資源，而且與鋼筋往返加載實驗結果吻合較好，具有很好的的數(shù)值穩(wěn)定性。Menegotto-Pinto 鋼筋本構模型[87]，該本構模型的應力-應變曲線關系式基本表達為一條過渡曲線，如圖 2-7、2-8 所示：

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王天韻;;地震動場實時預測方法研究[J];國際地震動態(tài);2019年11期

2 胡進軍;楊澤西;謝禮立;;海域地震動研究現(xiàn)狀分析[J];世界地震工程;2019年03期

3 譚潛;李英民;向淵明;羅文文;卜長明;王麗萍;;遠場長周期地震動特征[J];地震工程與工程振動;2019年05期

4 王珊;張郁山;;各類抗震設計規(guī)范對設計地震動時程規(guī)定的對比分析[J];中國地震;2017年01期

5 周越;陳蘇;李小軍;;基于小波方法的近海域地震動時頻特性分析[J];土木工程學報;2016年S1期

6 梁建文;朱俊;;地下隧道軸向地震動土作用分析[J];地震工程學報;2017年02期

7 蔣連接;鞏思鋒;蔡萬軍;;覆蓋層厚度對遠場長周期地震動能量特性的影響[J];科學技術與工程;2017年14期

8 張海鋒;王立新;黨發(fā)寧;田紅梅;;面板堆石壩地震動最不利輸入方向研究[J];防災減災工程學報;2017年03期

9 溫瑞智;;我國強地震動記錄特征綜述[J];地震學報;2016年04期

10 聞風;;能噴冰的“火山”[J];老友;2017年07期

相關會議論文 前10條

1 吳哲騫;陳輝國;宋祥林;;一種基于已知記錄的多點地震動合成法[A];慶賀劉錫良教授執(zhí)教六十周年暨第十一屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2011年

2 袁美巧;俞瑞芳;俞言祥;;基于小波變換的地震動時—頻特性研究[A];中國地震學會成立三十年學術研討會論文摘要集[C];2009年

3 張令心;張繼文;;近遠場地震動及其地震影響分析[A];第八屆全國地震工程學術會議論文集（Ⅰ）[C];2010年

4 江帆;董銀峰;李英民;郭俊鋒;;時程分析中速度脈沖地震動的適用性及影響規(guī)律[A];第八屆全國地震工程學術會議論文集（Ⅰ）[C];2010年

5 竇玉斌;林永星;;地震動時程模擬的工程方法研究現(xiàn)狀與預測[A];第四屆全國建筑結構技術交流會論文集（上）[C];2013年

6 孫進忠;彭一民;趙鴻儒;;超聲模擬在地震動研究中的應用及展望[A];1991年中國地球物理學會第七屆學術年會論文集[C];1991年

7 呂斌;李杰;;確定性波動輸入條件下的地震動場數(shù)值模擬[A];第十一屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅱ卷[C];2002年

8 李仕棟;羅奇峰;;不同角度淺埋斷層對場地地震動的影響[A];第八屆全國振動理論及應用學術會議論文集摘要[C];2003年

9 胡聿賢;張敏政;;地震動研究的國內外現(xiàn)狀(綜述)[A];中國地震學會第二屆代表大會暨學術年會論文摘要匯編[C];1984年

10 袁一凡;;近場地震動的模擬[A];中國地震學會第三次全國地震科學學術討論會論文摘要匯編[C];1986年

相關重要報紙文章 前1條

1 袁芳;北京交大發(fā)揮學科優(yōu)勢支持災后重建[N];科技日報;2008年

相關博士學位論文 前10條

1 馮繼威;大震地震動場的實時估計[D];中國地震局工程力學研究所;2019年

2 朱瑞廣;主余震序列地震動的條件均值譜與挑選方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

3 籍多發(fā);主余震地震動特征及結構地震反應分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

4 王天韻;地震動場實時預測方法研究[D];中國地震局工程力學研究所;2018年

5 姜偉;基于地震學的基巖場地PGA混合衰減關系[D];中國地震局工程力學研究所;2018年

6 夏坤;汶川地震黃土場地地震反應特征分析[D];中國地震局工程力學研究所;2018年

7 劉爍宇;超高層建筑校驗遠場長周期地震動研究[D];重慶大學;2018年

8 姚二雷;空間變異地震動合成方法及其在地鐵隧道地震響應分析中的應用研究[D];華中科技大學;2018年

9 何衛(wèi)平;考慮波傳播特點的地震動場及工程應用[D];武漢大學;2015年

10 陳輝國;完全非平穩(wěn)多點地震動模擬研究[D];重慶大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 張亞沛;基于KIK-NET數(shù)據(jù)庫的土層特性識別及地下地震動幅值特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

2 朱亮;地震動空間相干性及實用相干函數(shù)模型研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

3 徐赫駿;基于全球強震記錄的地震動潛在破壞勢研究及破壞能力排序[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

4 喻良;地震易損性分析中雙分量地震動選取方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

5 艾偉光;地震動確定方式對框架結構地震響應影響分析[D];大連理工大學;2019年

6 竇甲臣;基于地震動信號的飛機落地監(jiān)測方法研究[D];中國民航大學;2019年

7 楊澤西;基于日本K-NET的海域地震動記錄特征研究[D];中國地震局工程力學研究所;2019年

8 鄭永路;海域地震動模擬關鍵技術研究[D];中國地震局工程力學研究所;2019年

9 馮麗剛;陡坡地形對地面地震動的影響[D];中國地震局工程力學研究所;2019年

10 徐夢熊;地震動非平穩(wěn)特性識別及對橋梁隨機響應影響研究[D];北京交通大學;2019年

本文編號：2789569