震损框架的抗震能力研究范文

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《广东建材杂志》2014年第十期

1结构选取及荷载工况

本文对一座框架填充墙结构进行了地震时程分析，结构形式见图1。全现浇框架结构，沿框架短边方向的跨度为（7.2+2.5+7.2）m，沿长边方向有9跨，每跨为6m，共10榀，混凝土为C30，受力钢筋为HRB335，柱截面为400×500mm，沿结构短边的框架梁截面为250×720mm，沿结构长边的框架梁截面为200×620mm，楼板厚度为120mm，填充墙厚度为240mm。地震波选取汶川什邡八角镇地震记录，持时为30s，其加速度时程曲线如图2所示。时程分析中主震与余震是分开的，即余震分析时的结构为主震结束后的结构（震损结构）。其中主震加速度峰值分别为0.10g，0.20g，余震的加速度峰值不大于主震的峰值，组合工况见表1。

2震损结构的抗震性能分析

2.1结构的自振周期及阵型震损前后结构的基本周期变化情况见表2，第一阶阵型的变化情况见图3～图4。⑴由表2可以得到，结构经历的主震越大，结构的损伤越严重，整体刚度下降越明显，致使基本自振周期明显增加。⑵主震前模型的第一阶阵型与高度呈线性关系，表明模型具有“剪弯型”的复合变形特征，主震后震损结构的这种变形特征越来越不明显。主要原因是填充墙的破坏，引起对结构的刚度贡献减小。⑶图3～图4示出模型的第3、4层破坏相对明显，为结构的薄弱层。震损框架填充墙结构的构件（梁、柱）及砌体墙的力学特性发生了很大的变化。本节主要分析震损前后结构在地震荷载作用下的最大反应。由图5、图6可以得到：⑴震损结构在余震作用下，结构的层剪力较只受单次主震作用的小得多。主要原因是大的主震后结构进入强的非线性，整体刚度下降尤为明显。结构的层剪力在震损前后结构中的分布趋势基本是没有变化的，下部剪力大，上部剪力小。⑵工况Ⅰ作用下，结构的层间位移角小于规范要求的弹性位移角限值1/550，可见余震未引起结构的破坏；工况Ⅱ作用下，余震后模型的中下部楼层的层间位移角大大超过了规范要求的弹性位移角限值：结构的梁柱出现了损伤，填充墙出现损伤甚至完全失效。可见余震对模型造成了较大的影响，出现了严重的损伤。主要原因是大的主震作用使结构的刚度严重退化，余震很易对震损的结构造成损伤。

2.2地震破坏评估按照Park-Ang地震破坏模型和评估指数对震损框架填充墙结构进行了地震破坏评估。本节只列出了工况Ⅱ下结构构件及楼层损伤指数的分布，其它的工况与此类似，不再列出。结构构件损伤指数的分布见图7。经历了主震（PGA=0.20g）的震损结构再次经历余震作用，当余震PGA=0.10g时，仅有三四层的框架梁和第一层的框架柱出现轻微破坏，结构的整体损伤指数是0.027，属于轻微破坏[6]；当余震的峰值加速度为0.20g时，构件及结构的破坏指数成倍的增加。由图还可以看出，梁的破坏呈现下轻中上部重的趋势，柱的破坏中上部轻下部较严重，与构件的损伤状态分布相吻合。图8为楼层损伤指数沿楼层高度的分布。由图8看出：中部楼层的破坏较其它楼层严重。随着余震PGA的加大，楼层的损伤也加大，但楼层依然处于可修的范围[6]。

3结论

⑴结构的自振周期及阵型的变化。结构经历的主震越大，结构的损伤也越严重，整体刚度下降越明显，基本自振周期明显下降。主震前模型的第一阶阵型与高度呈线性关系，表明模型具有“剪弯型”的复合变形特征，主震后的结构的这种变形特征越来越不明显，主要原因是填充墙的破坏，对结构的刚度贡献减小。由阵型图还可以看出结构的薄弱层。⑵余震作用下震损框架填充墙结构的最大反应及损伤状态。震损结构的刚度下降，余震作用下楼层剪力减小，主震越大，减小的程度越明显；从层间位移角的分布可以看出，随着主震PGA的增大，余震对震损框架结构的影响越明显，震害加深程度越严重。震损结构在经受余震后，梁端的裂缝或塑性铰的位置移向了结构上部楼层，主要原因是主震改变了结构的刚度分配。当结构遭受大的主震后，应注意余震对震损结构的二次损伤，故有必要对震损结构进行加固，以免在余震作用下影响结构的使用功能，或者使结构发生倒塌，危及人员生命安全。

作者：朱贺曹旋朱勇单位：深圳市华阳国际工程设计有限公司广州分公司广州大学土木工程学院