主余震作用下PGA放大系数谱研究

作     者：雍飞 

作者单位：中国地震局工程力学研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：谢礼立

授予年度：2022年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：序列型地震动 单自由度体系 峰值加速度 相对强度 抗震设计 

摘      要：历史资料表明,强震过后往往伴随着大量余震发生,强烈的余震会加重工程结构震害,还会影响震后救灾以及结构震后修复和加固成本。余震对结构破坏状态有着不可忽略的影响,更需要在结构设计阶段予以充分考虑。目前我国抗震设计规范只考虑一次地震作用进行结构设计,并未将余震的影响纳入设计规范,结构遭遇强震后往往也会经历多次余震作用,这会进一步加重结构损伤甚至造成结构倒塌,从而导致更大的经济损失和人员伤亡,并且增加地震次生灾害的风险,因此有必要研究考虑余震的抗震设计方法,以满足结构在主余震地震作用下的性态要求。针对此问题,本文提出了一种将余震影响纳入抗震设计的设计谱修正方法,可以用于抗震设计谱修正及考虑余震影响对结构进行抗震设计。本文主要内容如下:(1)从主余震地震动参数特征、地震反应等方面较为详细的总结了国内外有关主余震地动研究现状,介绍了常用划分主余震序列型地震的标准,在获取广泛的地震动数量和满足工程结构分析的前提下,确定了本文建立主余震地震动数据集的原则,基于NGA-West2强震记录数据库建立了主余震地震动数据集,分析了数据集的参数特征。(2)分别建立了框架结构数值模型和不同周期的单自由度体系,以选取的地震动作为输入激励,对结构开展非线性动力时程分析,采用最大加速度、最大层间位移角、滞回耗能、损伤指数等参数作为结构反应指标,研究结构在主余震作用下的响应,分析了主余震地震动参数特征和场地条件的影响。(3)提出了考虑余震影响的抗震设计谱修正方法,并以PGA放大系数表示修正系数,对不同周期下单自由度体系的PGA放大系数进行统计分析,进一步研究了地震动随机性对其离散性的影响,建立放大系数预测方程,用于修正现行规范设计谱,指导主余震作用下结构抗震设计。通过本文研究发现,本文选取的主余震地震动对结构影响不可忽略,余震对结构滞回耗能的影响最大。在现有的抗震设计规范中并没有考虑余震影响,因此需要重新考虑现有的抗震设计规范,将余震的影响纳入工程结构设计当中,本文为实现此目标提出了PGA放大系数谱用以修正抗震设计谱,结果表明该谱能够准确提供目标损伤下设计谱调整系数。