钢筋混凝土框架结构在近断层脉冲型地震动作用下的动力响应

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1、第28卷第3期土木工程与管理学报Vo1．28No．32011年9月JournalofCivilEngineeringandManagementSep．2011钢筋混凝土框架结构在近断层脉冲型地震动作用下的动力响应叶昆，任毅，赵仕栋，黄言(华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉430074)摘要：基于现行的抗震设计规范设计了三层、六层和九层的钢筋混凝土平面框架结构。并对这些钢筋混凝土框架结构在近场脉冲型地震动和一般地震动作用下的动力响应进行了研究，研究发现：对于近断层地震的脉冲效应现行的抗震设计规范考虑不充分，结构的层问位移角并不能满足1／50的限制条

2、件。因此建议不考虑地震调整系数，以此来保证结构在近断层地震作用下的安全。关键词：钢筋混凝土框架；近断层脉冲型地震；一般地震；动力响应；层间位移角中图分类号：TU352．1文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)03-0385-06近断层(near—fault)地震动，也称为近场三层、六层和九层的平面钢筋混凝土框架结构，编(near．field)地震动或近源(near—source)地震动，号分别为FR1、FR2和FR3，其基本周期分别为它是指当震源距较小时，震源辐射地震波中的近0．34S、0．61S和0．79S。场和中场不能忽略的区域的地

3、震动。最近几次近0断层大地震，即美国北岭地震(1994)、日本神户地震(1995)、我国台湾集集地震(1999)、土耳其Kocaeli地震(1999)和四川汶川地震(2008)等对工程结构造成的严重破坏和前所未有的经济损失寸引起了地震工程界的密切关注¨’。这些地震均发生在近断层附近，均伴随有较大的速度和位移脉冲，这种脉冲效应会使结构在一开始就承受高能量冲击作用，显著改变结构的动力响应J，进图1三层框架立面图及基本尺寸而引起较大的内力和变形。由于近断层地震动和远场地震动有显著的不同，结构在这两类地震动作用下的反应会有很大的差异，目前近断层地震动作用下结构

4、的研究还有待深入4J。00本文基于现行的抗震设计规范分别设计0三层、六层和九层钢筋混凝土平面框架结构，研究0所设计的钢筋混凝土框架结构在近场脉冲型地震0动和远场非脉冲型地震动下的反应特征，从结构0的顶点位移、层间位移角和层间剪力三个方面，对两类地震动作用下结构的反应特性进行了对比，’t通过分析找到合理的抗震设计方法。1基于规范设计的钢筋混凝土框架结构图2六层框架立面图及基本尺寸基于目前现行的结构设计规范，分别设计了收稿日期：2011-06-27作者简介：叶昆(1977一)，男，江西赣州人，副教授，博士，研究方向为工程结构抗震和减隔震(Email：kun

5、．ye@mail．hust．edu．cn)基金项目：国家自然科学基金(51008134)·386·土木工程与管理学报2011年对于未来发生的地震，目前我们还无法预测，因此考察结构在单一地震动作用下的结果，并不具有普遍性，很多研究人员也发现，不同地震动给出的计算结果相差很大(即使调整到同一峰值)，0这主要是地震动波形和频谱之间的差异造成的，因此由单独的一条地震动给出的结论经常让人难以信服。对于这种情况，采用将多条地震动的结果进行汇总、平均的方法，可以缓解以上问题，并获得较好的结果。本文进行时程分析时选择了近场地震动记录27条，远场地震动记录27条。表2一

6、般地震动0图3九层框架立面图及基本尺寸2地震动的选取表1近断层脉冲型地震动3结果及分析对三层、六层和九层框架结构各选用27条近场脉冲型地震波(FD)和27条普通地震波(NFD)进行分析计算，得出结构在各不同地震作用下的动态响应。第3期叶昆等：钢筋混凝土框架结构在近断层脉冲型地震动作用下的动力响应。387·3．1结构顶点位移加速度峰值的增加而增加或基本维持不变(9将不同加速度峰值的地震动对三层、六层和层)，脉冲型地震动的增幅更加明显，这从拟合曲九层框架结构产生的结构顶点位移分别绘制于图线的斜率大小可以看出；(2)当加速度较小时，非中，然后对各位移点进行拟

7、合，由于顶点位移符合脉冲地震动引起的结构顶点位移比脉冲型地震动对数规律，纵坐标采用对数坐标。见图4至图6。引起的要大。但是随着加速度的增加，脉冲型地震动则会引起更大的顶点位移，且二者之间的差值将越来越大。而非脉冲型和脉冲型产生相同顶点位移的峰值加速度对不同框架是不等的，层数越高的框架结构受到脉冲型地震动的动态影响越大；(3)从以上三图可以看出，不论是脉冲型还是非脉冲型地震动，九层框架的顶点位移都比六层的要大，六层框架的顶点位移都比三层的要大，即层数越高，顶层偏移越大。3．2结构层间位移角及其沿层高的分布我们知道，考察结构的破坏时除了要保证结构的顶点位移

8、不超过限值要求外，还需保证层间图4三层框架结构在近断层脉冲型和相对位移不超过限值。结构在地震动