山地城市掉层框架结构抗地震倒塌能力研究

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1、山地城市掉层框架结构抗地震倒塌能力研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：林雪斌指导教师：伍云天副教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年五月Seismiccollapse-resistantcapacityofmo-mentframesupportedbysteppedfoundationinmountainouscityAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDeg

2、reeofEngineeringbyLinXuebinSupervisedbyAssoc.Prof.WuYuntianSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要山地建筑结构形式特殊多样，掉层结构是其中典型的代表。掉层结构柱底的嵌固端不在同一水平面而存在竖向不规则，有着与普通结构不同的抗震性能。以往研究表明，上地层以上的第一层是掉层结构的薄弱部位，该层柱受力较大，容易首先破

3、坏。但地震是一种突发性自然灾害，具有极大的随机性和不确定性，掉层结构在强震下的抗地震倒塌能力仍需要研究。为了研究掉层结构在强震作用下的抗地震倒塌能力，本文首先利用已有掉层框架结构试验结果考察了SeismoStruct程序对掉层框架结构反应的模拟效果，并基于现行规范分别设计了2个普通框架算例、2个掉层框架算例以及2个带拉梁加强方案掉层框架算例，采用基于增量动力分析方法的结构地震倒塌易损性分析定量评价并比较了各个算例的抗地震倒塌能力与抗地震倒塌安全储备。为了考察上地层地震动放大对掉层框架结构抗地震倒塌能力及安全储备的影响，在掉层框架

4、模型基础上补充了2个不考虑上地层地震动放大的模型并进行了比较。最后通过对比掉层框架结构与普通框架结构不同的破坏模式考察了掉层框架结构结构形式对掉层框架结构的抗地震倒塌能力及安全储备，为掉层框架结构抗震设计提供参考。本文研究得到的主要结论如下：①SeismoStruct程序不仅能准确模拟普通框架结构在静力或动力作用下的反应，对于掉层框架结构的反应的模拟也较为准确。②同样基于我国现行规范设计的普通框架结构随着楼层数增加而抗地震倒塌能力更低，但不同楼层数的普通框架结构仍具有相同水准的抗倒塌安全储备。掉层框架结构抗地震倒塌能力与总高度相

5、同的普通框架结构相近但抗倒塌安全储备低于普通框架结构，拉梁加强方案并不能有效提高掉层框架结构的抗地震倒塌能力及安全储备。③上地层地震动放大是掉层框架结构抗地震倒塌能力及安全储备较低的重要原因，同时也是拉梁加强方案不能发挥作用的原因。由于上下地层间地震动强度不同而存在一个施加于上地层和下地层间强制相对位移，这一相对位移通过拉梁作用于结构下掉部分反而对结构更为不利。④掉层框架结构特殊的破坏模式也是其抗地震倒塌能力及安全储备较低的重要原因。通过对比普通框架结构及掉层框架结构的主要破坏模式发现，掉层框架结构的主要破坏模式中塑性变形集中于

6、上地层往上部分的柱端及梁端而在普通框架结构中塑性变形在破坏层内分布均匀，掉层框架结构的上地层以上第一层梁柱节点为掉层框架结构中优先发生破坏的薄弱部位。I重庆大学硕士学位论文关键词：山地建筑结构；抗倒塌能力；动力增量分析；易损性分析II英文摘要ABSTRACTMomentframessupportedbysteppedfoundation(MFSSF)isatypicalStructuralformforbuildingsinmountainouscity.Withtheirregularproblemcausedbydiffer

7、enthightofcolumnsupport,thestructurehasdifferentseismicperformancewhichneedtobeinvestigated.PreviousresearchofMFSSFsuggestthatthefirstfloorontheupperfoundationistheweakregion.Butwiththeuncertaintyofearthquakes,thecol-lapse-resistantcapacityofMFSSFalsoneedtobeinvertig

8、ated.AMFSSFspecimenismodeledandanalysedusingFEpackageSeismoStructtoinvestigatewhetherthisprogramcanpredictthebehaviourofMFSSFcorrec