带型钢混凝土转换层高层框架结构多参数地震易损性分析

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为满足高层建筑多功能的需要,采用带转换结构的高层建筑日益增多,已成为现代高层建筑发展趋势之一。但是,转换层结构容易在转换层处形成变形集中和能量集聚,致使转换结构在地震中发生破坏。针对转换结构抗震性能差的问题,本文在充分考虑地震动三要素和地震动强度参数敏感性分析的基础上,提出采用双参数评估方式地震易损性曲面对带型钢混凝土转换层高层框架结构进行全面的地震易损性评估,以及讨论了转换层上下结构刚度比和转换层设置高度对带型钢混凝土转换层高层框架结构地震易损性评估结果的影响。本论文主要研究内容与结论如下:(1)对基于带型钢混凝土转换层框架结构动力时程分析的20个地震动强度参数进行敏感性分析,评估其相关性、有效性、实用性和效益性四个性能,选取较能反映结构地震响应的地震动强度参数。分析结果表明,结构第一周期对应的谱加速度SA1、地震峰值速度PGV和震级M对文本分析的带型钢混凝土转换层框架结构地震需求影响程度较高,适合作为结构地震易损性评估的分析参数。(2)对带型钢混凝土转换层框架结构的大量动力时程分析结果进行回归分析,建立不同损伤破坏状态下的结构地震易损性曲面及其方程,评估结构的抗震可靠性,以及对比分析易损性曲面与易损性曲线评估结构超越各个破坏状态概率的差异。分析表明,多考虑一个地震动强度参数(震级或震中距)的易损性曲面评估的超越概率与易损性曲线的存在较大差异,仅采用单参数的易损性评估方法存在明显的局限性,采用多参数易损性分析法评估带型钢混凝土转换层框架结构的地震易损性更全面合理。(3)分析易损性曲面与易损性曲线评估结果差异随地震动强度的变化规律。分析表明,随着地震动强度的增大(设防烈度增大),易损性曲面与易损性曲线评估带型钢混凝土转换层框架结构超越基本完好状态概率的差值越来越小,评估结构超越中等破坏和严重破坏状态概率的差值则越来越大,评估结构超越轻微破坏状态概率的差值的变化规律则不太显著。(4)分析转换层上下结构刚度比的变化对带型钢混凝土转换层框架结构最大层间位移角和地震易损性评估结果的影响可知,随着结构转换层上下结构刚度比的增大,结构转换层处最大层间位移角逐渐减小,转换层处位移突变情况得到有效减缓。在7度罕遇地震作用下,随着结构转换层上下结构刚度比的增大,结构超越基本完好和轻微损伤状态的概率逐渐增大,超越中度损伤和重度损伤状态的概率变化较小。(5)分析转换层设置高度的变化对带型钢混凝土转换层框架结构最大层间位移角和地震易损性评估结果的影响可知,随着结构转换层位置的提高,转换层上部楼层的最大层间位移角逐渐减小,转换层下部楼层最大层间位移角逐渐增大,转换层处发生的侧移突变也越来越明显。在7度罕遇地震作用下,随着结构转换层位置的提高,结构超越基本完好状态的概率逐渐减小,超越轻微损伤状态的概率逐渐增大,超越中度损伤和重度损伤状态的概率变化较小。
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