主余震序列下拉链柱式中心支撑钢框架结构抗震性能评估

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大震后一般都会伴随着一次或多次的余震,建筑结构在大震后发生损坏,此时发生余震,结构会面临更大的破坏,甚至倒塌。拉链柱式中心支撑钢框架结构在地震作用下受力均匀,薄弱层少,且耗钢量低、经济性优良,从而得到广泛研究和应用。目前研究表明拉链柱式中心支撑钢框架结构在单次地震中具有较优的抗震性能,而在主余震序列下的抗震性能尚不明确,特别是对结构的易损性、抗倒塌性能和抗震韧性研究较少。本文以拉链柱式中心支撑钢框架结构为研究对象,基于不同的结构需求参数,对主余震序列下结构的抗震性能进行分析,具体工作及结论如下:(1)对拉链柱式中心支撑钢框架结构进行真实和人工(重复法、随机法)主余震序列下的增量动力分析,发现与真实主余震地震动作用相比,人工构造的主余震序列作用下的结构响应更大,余震造成的附加损伤更显著。(2)以最大层间位移角、残余层间位移角和Park-Ang模型损伤指数DI为工程需求参数,研究了拉链柱式中心支撑钢框架结构在真实和人工(重复法、随机法)主余震序列下的不同指标的适用性。(3)选取最大层间位移角为工程需求参数指标,对拉链柱式和人字形中心支撑钢框架结构分别进行主余震序列(重复法)和单独主震作用下的增量动力分析和易损性分析。结果表明,余震会增加结构的地震易损性,其影响程度随着地震动强度的变大而增加。与人字形中心支撑结构相比,5层、10层和15层算例中拉链柱式中心支撑钢框架结构在高强度地震(主震和主余震)下处于重度损伤和倒塌极限状态时的失效概率更低,变形协调能力更好,抗倒塌性能更好;20层算例中拉链柱式中心支撑钢框架结构在主震作用下的各极限状态失效概率均更低,而在主余震作用下的各极限状态失效概率则更高,说明余震对拉链柱式中心支撑钢框架结构的影响更大。(4)基于FEMA P-58方法,比较了罕遇地震下拉链柱式中心支撑钢框架结构在主余震(真实法和重复法)和单独主震作用下的地震损失。结果表明,与单独主震下相比,结构在主余震序列下的总修复费用、修复时间和人员伤亡均有所增加。(5)根据《建筑抗震韧性评价标准》,对拉链柱式中心支撑钢框架结构在主余震(真实法和重复法)和单独主震作用下的地震损失进行抗震韧性评估。结果表明从抗震韧性星级评价结果上看,余震对结构的抗震韧性影响较小。
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