框-剪隔震結構抗扭設計及雙隨機地震倒塌可靠度研究.pdf

1、地震作用下，平面不規(guī)則框-剪結構由于質心與剛心不重合，會產生明顯的扭轉變形，相比于規(guī)則結構，可能出現更為嚴重的破壞，甚至倒塌。因此，本文以層間位移角和層間扭轉角為性能指標，提出適用于平面不規(guī)則框-剪結構的倒塌易損性分析方法，明確該類結構的抗震性能。在此基礎上，提出適用于框-剪隔震結構的抗扭設計方法；利用基于整體地震損傷模型的可靠度分析方法，對框-剪隔震結構側向增量倒塌、豎向連續(xù)倒塌以及側向連續(xù)倒塌可靠度進行分析，本文的主要研究內容如下：

2、
　　1）平面不規(guī)則框-剪結構倒塌易損性分析
　　提出適用于平面不規(guī)則框-剪結構的倒塌易損性分析方法，利用MATLAB中小波變換系數法，判別地震動的最不利輸入角度；考慮量化指標間的相關性及隨機性，利用超越概率的計算方法，分別計算層間位移角、層間扭轉角及雙指標極限狀態(tài)下的倒塌超越概率。通過對比分析表明，對于平面不規(guī)則框-剪結構，地震動輸入角度對結構的抗震性能有不可忽略的影響；對平面不規(guī)則框-剪結構進行易損性分析時，應同時考慮層

3、間位移角和層間扭轉角雙指標的影響，防止高估這類結構的抗震性能；基于雙指標的易損性分析方法對平面不規(guī)則框-剪結構抗震性能的評估更為安全、可靠。
　　2）平面不規(guī)則框-剪隔震結構抗扭設計方法
　　提出適用于平面不規(guī)則框-剪隔震結構的抗扭設計方法，對不同偏心距的結構進行抗扭設計，通過調整隔震層剛心、上部結構質心和剛心三者之間的相對位置，得到上部結構平面不規(guī)則時，隔震結構的抗扭設計方法。
　　研究結果表明：
　　（1）對

4、于對稱結構或輕微偏心結構，應盡量使上部結構的質心與隔震層的剛心重合，可有效控制隔震層的扭轉。
　?。?）對于嚴重偏心結構，應在保證隔震層扭轉位移比小于1.2的基礎上，使隔震層的剛心和上部結構的剛心分別位于上部結構質心的兩側，可有效控制上部結構的扭轉。
　　3）基于多參數的框-剪隔震結構整體地震損傷模型
　　通過引入構件重要性指標，提出考慮構件重要程度且適用于框-剪隔震結構的整體地震損傷模型。研究表明，考慮構件重要程度的

5、整體地震損傷模型，可以同時體現構件塑性累積損傷程度與構件重要程度對整體損傷的影響。利用該損傷模型評估框-剪隔震結構在強震作用下的抗震性能更為安全、可靠。
　　4）框-剪隔震結構地震側向增量倒塌可靠度分析
　　針對框-剪隔震結構，提出基于整體地震損傷模型的可靠度分析方法。考慮結構及地震動的隨機性，采用拉丁超立方體抽樣法進行抽樣，形成樣本空間，對每個樣本進行動力彈塑性分析；基于隔震結構整體地震損傷模型，分別計算上部結構和隔震層的

6、累積損傷指數，利用二次四階矩法對結構地震倒塌極限狀態(tài)進行抗震可靠度分析，得到地震作用下結構發(fā)生側向增量倒塌的概率。
　　5）框-剪隔震結構地震豎向連續(xù)倒塌可靠度分析
　　利用隔震支座的地震損傷模型，得到地震作用下最易失效的隔震支座。在考慮損傷結構隨機性的基礎上，利用豎向隨機增量動力分析方法，得到損傷結構豎向連續(xù)倒塌極限荷載系數；將極限荷載系數作為整體性能指標，利用二次四階矩法得到損傷結構發(fā)生豎向連續(xù)倒塌的概率。研究表明，運用

7、可靠度理論對框-剪隔震結構進行豎向連續(xù)倒塌可靠度分析，可直觀地得到地震作用下，損傷框-剪隔震結構發(fā)生豎向連續(xù)倒塌的概率，為結構設計及震后加固提供可靠的依據。
　　6）主余震序列型地震動作用下框-剪隔震結構連續(xù)倒塌可靠度分析
　　對于框-剪隔震結構，地震可能導致隔震支座失效，而損傷結構再次經歷余震作用時，可能發(fā)生三種失效模式：第一種是由于隔震層失效使結構發(fā)生側向連續(xù)倒塌；第二種是由于上部結構失效使結構發(fā)生側向連續(xù)倒塌；第三種是