震損框架的抗震能力研究

精品文檔-下載后可編輯震損框架的抗震能力研究《廣東建材雜志》2022年第十期

1結(jié)構(gòu)選取及荷載工況

本文對一座框架填充墻結(jié)構(gòu)進行了地震時程分析，結(jié)構(gòu)形式見圖1。全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，沿框架短邊方向的跨度為（7.2+2.5+7.2）m，沿長邊方向有9跨，每跨為6m，共10榀，混凝土為C30，受力鋼筋為HRB335，柱截面為400×500mm，沿結(jié)構(gòu)短邊的框架梁截面為250×720mm，沿結(jié)構(gòu)長邊的框架梁截面為200×620mm，樓板厚度為120mm，填充墻厚度為240mm。地震波選取汶川什邡八角鎮(zhèn)地震記錄，持時為30s，其加速度時程曲線如圖2所示。時程分析中主震與余震是分開的，即余震分析時的結(jié)構(gòu)為主震結(jié)束后的結(jié)構(gòu)（震損結(jié)構(gòu)）。其中主震加速度峰值分別為0.10g，0.20g，余震的加速度峰值不大于主震的峰值，組合工況見表1。

2震損結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

2.1結(jié)構(gòu)的自振周期及陣型震損前后結(jié)構(gòu)的基本周期變化情況見表2，第一階陣型的變化情況見圖3～圖4。⑴由表2可以得到，結(jié)構(gòu)經(jīng)歷的主震越大，結(jié)構(gòu)的損傷越嚴(yán)重，整體剛度下降越明顯，致使基本自振周期明顯增加。⑵主震前模型的第一階陣型與高度呈線性關(guān)系，表明模型具有“剪彎型”的復(fù)合變形特征，主震后震損結(jié)構(gòu)的這種變形特征越來越不明顯。主要原因是填充墻的破壞，引起對結(jié)構(gòu)的剛度貢獻減小。⑶圖3～圖4示出模型的第3、4層破壞相對明顯，為結(jié)構(gòu)的薄弱層。震損框架填充墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)件（梁、柱）及砌體墻的力學(xué)特性發(fā)生了很大的變化。本節(jié)主要分析震損前后結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的最大反應(yīng)。由圖5、圖6可以得到：⑴震損結(jié)構(gòu)在余震作用下，結(jié)構(gòu)的層剪力較只受單次主震作用的小得多。主要原因是大的主震后結(jié)構(gòu)進入強的非線性，整體剛度下降尤為明顯。結(jié)構(gòu)的層剪力在震損前后結(jié)構(gòu)中的分布趨勢基本是沒有變化的，下部剪力大，上部剪力小。⑵工況Ⅰ作用下，結(jié)構(gòu)的層間位移角小于規(guī)范要求的彈性位移角限值1/550，可見余震未引起結(jié)構(gòu)的破壞；工況Ⅱ作用下，余震后模型的中下部樓層的層間位移角大大超過了規(guī)范要求的彈性位移角限值：結(jié)構(gòu)的梁柱出現(xiàn)了損傷，填充墻出現(xiàn)損傷甚至完全失效?？梢娪嗾饘δＰ驮斐闪溯^大的影響，出現(xiàn)了嚴(yán)重的損傷。主要原因是大的主震作用使結(jié)構(gòu)的剛度嚴(yán)重退化，余震很易對震損的結(jié)構(gòu)造成損傷。

2.2地震破壞評估按照Park-Ang地震破壞模型和評估指數(shù)對震損框架填充墻結(jié)構(gòu)進行了地震破壞評估。本節(jié)只列出了工況Ⅱ下結(jié)構(gòu)構(gòu)件及樓層損傷指數(shù)的分布，其它的工況與此類似，不再列出。結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷指數(shù)的分布見圖7。經(jīng)歷了主震（PGA=0.20g）的震損結(jié)構(gòu)再次經(jīng)歷余震作用，當(dāng)余震PGA=0.10g時，僅有三四層的框架梁和第一層的框架柱出現(xiàn)輕微破壞，結(jié)構(gòu)的整體損傷指數(shù)是0.027，屬于輕微破壞[6]；當(dāng)余震的峰值加速度為0.20g時，構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的破壞指數(shù)成倍的增加。由圖還可以看出，梁的破壞呈現(xiàn)下輕中上部重的趨勢，柱的破壞中上部輕下部較嚴(yán)重，與構(gòu)件的損傷狀態(tài)分布相吻合。圖8為樓層損傷指數(shù)沿樓層高度的分布。由圖8看出：中部樓層的破壞較其它樓層嚴(yán)重。隨著余震PGA的加大，樓層的損傷也加大，但樓層依然處于可修的范圍[6]。

3結(jié)論

⑴結(jié)構(gòu)的自振周期及陣型的變化。結(jié)構(gòu)經(jīng)歷的主震越大，結(jié)構(gòu)的損傷也越嚴(yán)重，整體剛度下降越明顯，基本自振周期明顯下降。主震前模型的第一階陣型與高度呈線性關(guān)系，表明模型具有“剪彎型”的復(fù)合變形特征，主震后的結(jié)構(gòu)的這種變形特征越來越不明顯，主要原因是填充墻的破壞，對結(jié)構(gòu)的剛度貢獻減小。由陣型圖還可以看出結(jié)構(gòu)的薄弱層。⑵余震作用下震損框架填充墻結(jié)構(gòu)的最大反應(yīng)及損傷狀態(tài)。震損結(jié)構(gòu)的剛度下降，余震作用下樓層剪力減小，主震越大，減小的程度越明顯；從層間位移角的分布可以看出，隨著主震PGA的增大，余震對震損框架結(jié)構(gòu)的影響越明顯，震害加深程度越嚴(yán)重。震損結(jié)構(gòu)在經(jīng)受余震后，梁端的裂縫或塑性鉸的位置移向了結(jié)構(gòu)上部樓層，主要原因是主震改變了結(jié)構(gòu)的剛度分配。當(dāng)結(jié)構(gòu)遭受大的主震后，應(yīng)注意余震對震損結(jié)構(gòu)的二次損傷，故有必要對震損結(jié)構(gòu)進