典型山地rc框架结构强震破坏模式及易损性分析

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1、典型山地RC框架结构强震破坏模式及易损性分析重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：陈淼指导老师：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一五年五月FailureMechanismunderStrongEarthquakeandFragilityAnalysisofRCFrameStucturesontheSlopeAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEng

2、ineeringByChenMiaoSupervisedbyProf.YangYoufaSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.May2015摘要摘要我国中西部地区以山地地形为主，RC掉层框架结构作为山地建筑结构的典型代表得到了广泛应用。掉层框架由于其特殊的不等高接地方式，存在严重的竖向不规则。在汶川地震震害调查中，发现若干掉层结构房屋发生了倒塌的现象，这不得不让我们反思设计中可能忽略或没有认识到

3、的关键问题，因此对掉层框架的强震破坏模式及易损性进行分析是很有必要的。本文以不同接地方式的RC掉层框架结构(无控、分配、加固、基础隔震、层间隔震)为研究对象，分析了罕遇地震作用下结构的抗震性能；考虑到结构在地震作用下的响应受到不确定性与非线性耦合的影响，本文进一步采用增量动力分析方法（IDA），选取不同的IM、DM参数对掉层结构进行了基于概率统计的抗震性能分析；同时以IDA分析结果为基础，对掉层结构进行易损性分析，得到结构在不同地震动强度下进入某一破坏状态的概率，并采用CMR系数评价不同掉层结构的抗倒塌能力。通过本文的研究，得到的主

4、要结论如下：①无控结构在掉层部分和上接地层存在严重的侧向刚度突变，掉层部分的地震反应很小，上接地层及以上结构的地震反应偏大，上接地柱极易发生破坏；分配结构、加固结构、基础隔震结构、层间隔震结构均能在一定程度上改善无控结构先天存在的侧向刚度不均匀问题，其中层间隔震结构和分配结构的效果较好，但是层间隔震会增大掉层部分的地震反应。②地震作用下无控结构上接地柱的内力最大；层间隔震结构底层柱受到的内力最大；分配结构、基础隔震结构、加固结构的内力分布则较为均匀；在七度罕遇地震作用下，5种结构均未发生严重破坏，梁端出铰情况比较理想，除了无控结构上

5、接地柱下部进入塑性状态之外，其余结构的柱端均未出铰；当输入地震动的强度调幅到所对应结构的极限破坏状态时，5种结构布置形式的破坏均由柱铰控制，而梁铰一般只对局部破坏起到作用。③无控结构的IDA曲线存在明显的转折点，在转折点附近区域，IDA曲线的斜率急剧变化，结构在一个相对较小的变形范围内发生了突然性的倒塌；层间隔震结构由于薄弱层转移到掉层部分，属于隔震层下部结构破坏，这导致隔震支座在充分发挥隔震效果之前结构便已损坏；分配结构、加固结构、基础隔震结构IDA曲线斜率的变化相对无控结构和层间隔震结构要更加平缓，其抗震性能更好；通过对以Sa和

6、PGA为IM参数的IDA曲线的离散性的对比，发现选用Sa为IM参数能够有效地降低统计结果的离散性；但是鉴于Sa在受高阶振型影响的结构中的I重庆大学硕士学位论文应用还有待进一步研究，所以在长周期结构中仍最好采用PGA作为IM参数，同时Sa作为一个与结构第一自振周期密切相关的参数，在对不同周期的结构进行抗震性能对比时也不建议使用。④通过对5种结构以最大层间位移角θ为DM参数的50%分位IDA曲线的斜率变化分析，得到了对应于基本完好、轻微损伤、生命安全、防止倒塌这4种性能水准极限状态的性能点取值，其中无控结构的变形能力相对较差；通过易损性

7、分析，不同掉层结构抗震性能的差异主要体现在LS和CP两个性能水准阶段，无控结构、层间隔震结构、加固结构、分配结构、基础隔震结构的超越概率依次递减，即结构的安全性依次增加；基础隔震结构的抗倒塌储备能力最优，分配结构、层间隔震结构、加固结构次之，无控结构最弱。关键词：掉层框架结构，强震破坏模式，IDA分析，性能水准，结构易损性分析，CMRII英文摘要ABSTRACTAsChina'scentralandwesternareasaredominatedbymountainousterrain,RCstep-terraceframestru

8、cturehasbeenwidelyusedasatypicalkindofmountainbuilding.Thestructureofthestep-terraceframeisseriousirregularinvertical