速度脉冲强震作用下竖向不规则结构抗震强度需求研究

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结构竖向不规则布置和速度脉冲型地震作用是工程结构设计中两种极为不利的设计条件。本文将以往单独考虑的这两种不利条件综合考虑,研究其耦合效应对建筑结构抗震强度需求的影响。以剪切型多自由度(MDOF)体系为研究对象,通过非线性动力时程分析,开展速度脉冲地震作用下竖向不规则结构的抗震需求研究;提出其抗震延性折减系数的修正方法,并建立修正系数参考值。主要内容及结论如下:1.研究速度大脉冲地震作用下竖向不规则结构的抗震需求变化规律。选取8条近断层速度脉冲地震地面运动记录,通过非线性动力时程分析,研究速度脉冲地震效应和底层刚度、强度以及两者组合竖向不规则综合不利影响条件下,结构的位移延性、位移和能量需求变化规律及其沿楼层的分布模式。分析结果表明:速度脉冲型地震作用下竖向不规则结构有更大的延性需求;底层强度不规则比底层强度和刚度组合不规则对结构最大层间延性需求的影响大,底层刚度不规则时延性需求则表现出不同规律;底层竖向不规则引起底层位移需求和能量需求急剧加大,而其它楼层位移和能量需求减小,形成塑性变形和耗能集中的薄弱层。2.提出竖向不规则结构抗震延性折减系数的修正措施。结构抗震总设计强度需求和位移延性需求相关,通过提高强度并控制竖向不规则结构的位移延性需求在设计目标内使其满足承载力和延性要求。引入整体强度提高系数和控制竖向不规则结构与参考规则结构楼层最大位移延性需求,提出速度脉冲地震作用下竖向规则剪切型MDOF体系延性折减系数运用于竖向不规则剪切型MDOF体系结构的修正系数研究方法。3.建立竖向不规则结构延性折减系数修正系数的参考值。采用的竖向不规则形式是结构设计中最为常见且对抗震较不利的情况,即底层强度与刚度组合不规则。对修正系数的五个影响因素进行分析,如不规则比率、延性、周期、楼层数和地震动速度脉冲效应。分析结果表明,竖向不规则结构的延性折减系数明显小于参考规则结构的延性折减系数,修正系数的主要影响因素是不规则比率和延性系数,随不规则比率减小或延性增大而减小;周期和楼层数对该修正系数的影响较小。最后,通过比较速度脉冲地震作用下和相应非速度脉冲地震作用下竖向不规则结构延性折减系数的修正系数,并对计算结果取平均值,给出了修正系数的建议值,可为工程设计中同时考虑竖向不规则和地震动速度脉冲效应提供参考。
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