基于IDA的不规则复杂连体结构地震易损性分析

作     者：雷天奇 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭宏超

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：不规则复杂连体结构 大跨桁架 角钢预埋件 增量动力分析 地震易损性分析 地震风险分析 

摘      要：在现代的建筑设计时,设计师不再一味去追求高度,而更多的通过建筑物独特的造型来给人们展示其活力与设计内涵,连体结构这种形式备受当代设计师是的青睐。连体结构不但可以给人们营造出恢宏的气势和强烈的视觉效果,而且当发生灾难时,人们可以迅速通过连廊转移到安全地带。此类建筑因设连廊使结构的刚度突变,严重削弱了结构的整体性,故有必要对连体结构的抗震性能展开系统研究。 本文以西安火车站改扩建工程东配楼结构为背景,以课题组简化的子结构为研究对象。使用ABAQUS有限元软件建立不规则复杂连体结构的计算模型,通过施加10条地震动记录得到其动力响应,对连体结构进行了地震易损性分析和地震风险分析。从统计概率的角度对这种不规则复杂连体结构的抗震性能进行了评估,主要得出了以下几点结论: (1)在不同地震动作用下,结构小三角区的最大层间位移角θ1普遍大于大三角区和大区的最大层间位移角θ2和θ3;由50%分位曲线可得,在8度多遇地震时,小三角区、大三角区和大区的层间位移角分别为1/1241、1/1180和1/1033;8度罕遇地震时,结构各RC框架的最大层间位移角分别为1/113、107和1/105,各区域RC框架满足规范规定弹性和弹塑性层间位移角限值。 (2)8度多遇地震作用下,大跨桁架各百分位曲线(16%、50%和84%)对应的扭转角θr分别为1/1559、1/2095和1/2518,此时大跨桁架的扭转尚不明显;随着峰值加速度增加,桁架的扭转效应明显增强,9度罕遇地震时桁架扭转角θr最大为1/72。 (3)在8度多遇作用下,连体结构轻微破坏的超越概率很小;在8度罕遇作用下,结构会发生一定程度的中等破坏和严重破坏,但不会引起倒塌破坏;在9度罕遇作用下,连体结构发生倒塌的超越概率较小,但大跨桁架明显的扭转效应,使其支座角钢预埋件发生破坏的概率增大,尤其是锚固在梁端的预埋件大于锚固在牛腿处。 (4)连体结构各部分在各个性能水准下的超越概率由大到小分别为预埋件2、预埋件1、大跨度桁架、小三角区、大三角区、大区。随着地震作用的增强,角钢预埋件的破坏程度随大跨桁架的扭转逐渐加剧,其在各水准下的超越概率大于各RC框架,说明角钢预埋件是连体结构的薄弱部位,是决定连体结构抗震性能优劣的关键。 (5)当不考虑结构的不确定性时,连体结构的50年超越概率和重现期均满足满足抗震规范要求;当考虑结构的不确定性时,结构在轻微破坏、严重破坏和防止倒塌水准下的50年超越概率分别为62.58%、8.9%和1.97%,此时虽然满足抗震规范规定限值要求,并已经接近限值要求,存在较高风险性,缺少一定的安全富裕度。