弱震和强震对建筑结构易损性的影响

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672-4011．2013．03．011弱震和强震对建筑结构易损性的影响孙晓倩1(1．西安思源学院，陕西西安710038，2．摘要：本论文在四个地震作用水平和四水准抗震设防目标的前提下，将钢筋混凝土框架结构的性能指标进行量化，确定钢筋混凝土框架结构在各项性能水平下的极限状态和判别准则。以典型的中小学建筑钢筋混凝土框架结构为研究对象，利用ZEUS—NL分析软件建立该结构的非线性有限元模型，考虑结构恢复力模型的不确定性和地震动的不确定性，分别绘制该结构在近场一强震和近场一弱震情况下的易损性曲线，并进行

2、对比分析。关键词：钢筋混凝土；框架结构；地震易损性分析；近场一强震；近场一弱震中图分类号：TU312+．3文献标志码：B文章编号：1672—401l(2013)03—0021一030前言结构的地震易损性¨-是指结构在不同地震作用水平下，发生不同程度破坏的可能性或者说是结构达到或超越某个极限状态或性能水平的概率。易损性分析的主要目的就是要建立地震动水平与结构破坏的概率关系，从而对可能发生的地震对人类社会及生存环境所造成的灾害进行定量估计，是政府和社会团体为减轻地震灾害而采取战略性预防措施的基础。因此，针对现今最为常见的钢筋混凝土框架结构的

3、地震易损性，为地震可造成的灾害做出科学的估计，提高减灾工作的科学性和减灾投入的合理性，以及制定救援方案等具有十分重要的意义。结构的地震易损性通常采用易损性曲线来进行描述。易损性曲线中主要包含三个重要参数：结构在地震作用下的反应(即地震需求)、结构在不同性能水平下的极限状态的界限值(即结构的抗震能力)以及地震动强度指标。地震易损性曲线就是描述在不同地震动强度下结构反应超过某一破坏极限状态的概率。1钢筋混凝土框架结构的极限状态本文取用四个地震作用水平和与其相对应的“四水准”抗震设防目标，以最大层间位移角作为结构性能指标的量化参数，最终确定结

4、构在正常使用、暂时使用、修复后使用和防止倒塌四个性能水平下的层问位移角限制，并以此作为中小学钢筋混凝土框架结构在不同性能水平下的能力均值卢口．(如表1所示)。2地震易损性分析方法结构易损性曲线描述的是结构在不同强度地震动作用下的反应超过每一性能水平结构能力的条件概率，获取易损性曲线是结构易损性分析的关键步骤。本文以某一钢筋混凝土框架结构教学楼作为易损性分析对象，具体分析步作者简介：孙晓倩(1986一)，女，山西运城人，助教，研究方向：教学研究。，王勇2中联西北工程设计研究院，陕西西安710082)骤如图1所示。表1由量大层间位移角表示的

5、框架结构性能水平和能力限值易损性能力结构性能水平极限状态判别准则指标能力均值，ei，斗k正常使用功能完好o≤以l暂时使用轻微破坏od<0≤OaOcll／550修复后使用较重破坏Oa<0≤OaO,21／，400生命安全严重破坏0,3<0≤0．4％1／250结构倒塌0>d如1／50某一中小学框架结构教学楼作为易损性分析对象在ZEUs_NL中建立该框架结构非线性有限元模型定义极限状态考虑不确定性因素捌分结构性能水平定义不同性能水平下的镊限状态考虑恢复力模型的不确定性考虑地震动的不确定性进行非线性动力时程分析获取结构地震反应绘制结构的易损性曲线

6、圈1易损性曲线绘制步骤3建立分析模型并绘制易损性对比曲线本文选取的分析软件为zEuS—NL。皿US—NL是美国中部地震工程研究中心的一个仿真分析平台。它在建立结构模型时提供了一个完全可视化的界面，使整个建模过程简单明了，易于操作。该工程为一栋三层钢筋混凝土框架结构小学教学楼，底层层高为4．8m，其余层层高均为3．6m，抗震设防烈度为8度，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期为O．35s。A轴上柱截面尺寸均为0．35×0．35(m)，B、C轴上柱截面尺寸均为O．45×0．45(ra)。A轴轴线上横向框架梁截面尺寸为0．35×0．25(m)，B、C

7、轴轴线上横向框架粱截面尺寸均为0．4×0．25(m)，纵向框架梁截面尺寸均为O．5×0．25(m)。梁、柱混凝土标号均为C30。根据上述工程概况，在软件ZEUS—NL中建立结构非线性分析模型，如图2所示。每个杆件截面离散成200个混凝土网格，杆件截面中的每根钢筋定义为一个钢筋网格，采用刚度退化双线型恢复力模型旧o。·22·2013年6月在进行易损性分析时，结构在地震作用下的反应除了受到地震动峰值加速度的影响外，还与地震动的震级有着密切的关系。因此，本文通过绘制结构在不同震级作用下该钢筋混凝土框架结构的易损性曲线，来对比分析震级对结构易损

8、性的影响。自PEER的StrongMotionDatabase搜集20条地震记录，均为震中距小于10km的近场地震动记录，将该20条地震记录以震级6．0为界分为弱震和强震两类，各10条，见表2。图2ZEUS