典型山地rc框架结构的地震损伤机理

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1、典型山地RC框架结构的地震损伤机理重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：唐显波指导老师：杨佑发教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年四月SeismicDamageMechanismofRCFrameStucturesontheSlopeAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByTangXianboSupervisedbyProf.YangYoufaSpecialty:CivilEngineeri

2、ngCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.April,2015中文摘要摘要掉层框架结构作为山地建筑中的典型结构形式而得到了广泛应用。掉层框架结构的不等高接地方式，使其受力性能与普通框架结构有显著差异，目前国内外还没有专门针对山地结构设计的相关规范，山地框架结构抗震设计理论体系研究严重滞后于工程实践的需要。同时，由于结构多维理论的研究进展缓慢以及单元力学模型难以充分模拟框架柱的双向压弯耦合等关键问题的影响，结构地震反应分析长期以平面模型为主要研究对象，针对模型化方法对山地框架结构地震反应的影响分析则更少，因此

3、，研究山地框架结构平面模型与空间模型地震反应的相关性很有必要。本文以8度0.2g区的空间掉层框架结构以及沿纵坡向（X向）和横坡向（Y向）提取的平面掉层框架结构为研究对象，采用结构非线性分析与性能评估软件Perform-3D，从整体和局部两个层次上，讨论与评价了空间掉层框架结构在3组近断层地震动和3组远场地震动输入下的抗震性能，分析了近场脉冲对山地框架结构的影响；同时，以单向地震动输入下的空间掉层框架结构作为对比的桥梁，研究了双向地震作用下的空间掉层框架与平面框架的地震反应的相关性。通过本文的研究，得到如下主要结论：①相比于远场地震动，含速度脉冲的近断层地震动的低频分量丰富，对中长周期（大于0.

4、9s）结构产生更不利的影响；而远场地震动的高频分量较丰富，对短周期（小于0.9s）结构有较强的破坏作用。含速度脉冲的近断层地震动对空间掉层结构的地震反应（即结构的整体反应指标和局部反应指标）均有不同程度的放大作用。单从近断层地震作用下空间掉层结构的最大层间位移角指标（超过中国抗规规定的层间塑性位移角1/50的限值）来看，现行规范对近断层地震动的脉冲效应考虑是不够充分的。同时，近场区显著的竖向地震动使掉层框架柱中的轴力剧烈变化，并将明显影响框架柱的抗弯承载能力及抗剪承载能力，且其承载能力可能由拉-弯和拉-剪状态控制。②从掉层结构的位移反应和剪力反应可以看出，空间掉层框架结构的纵坡向（X向）地震反

5、应分析结果与沿纵坡向提取的平面掉层框架结构的分析结果较为接近；而空间掉层框架的横坡向（Y向）地震反应分析结果与沿横坡向提取的平面框架的分析结果差异较大。可认为：用沿纵坡向（X向）提取的掉层平面框架的分析结果来代替空间掉层框架纵坡向（X向）的相关反应是可行的；而用沿横坡向（Y向）提取的平面掉层框架的分析结果来代替空间掉层框架的横坡向（Y向）的相关反应却是有问题的。I重庆大学硕士学术论文③考查双向地震输入下空间掉层框架的纵坡向（X向）、单向（沿纵坡向）地震输入下的空间掉层框架及沿纵坡向（X向）提取的平面框架的局部反应指标可以看出，三者的杆端出铰率、杆端转角程度分布范围及塑性铰分布规律较为一致；三者

6、均形成了较为典型的“梁柱铰”混合机构，梁铰的转动程度明显高于柱铰，多为双向出铰且分布较为均衡；柱端多为单侧出铰，且出铰较为不均衡，其主要损伤均出现在上接地层上接地柱下端。双向地震作用下，前者的柱端出铰数量、转动程度及层累积转角均明显高于其余两者；三者的梁铰特征较为类似；单向地震作用下空间掉层框架的梁柱杆端出铰数量、杆端转动程度以及梁柱层累积转角均介于上述两者之间。④对比沿横坡向（Y向）提取的平面框架结构与双向或单向地震作用下的空间掉层框架结构的地震反应可以看出，平面框架（Y向）的杆端出铰率、杆端最大转角、杆端屈服转角程度分布范围、塑性铰分布规律以及梁柱层累积转角分布规律等反应指标与空间掉层框架

7、结构在双向或单向地震作用下的相应值存在较大差异，并呈现出截然不同的分布规律。关键词：掉层框架结构，近断层地震动，双向地震作用，地震反应相关性，非线性分析II英文摘要ABSTRACTStep-terraceframestructure,atypicalstructureformountainbuilding,hasaverywiderangeofapplications.Thiskindofstru