框架剪力墙结构抗震动力性能与抗侧向倒塌能力研究

　２０１９年１１月　

ｄｏｉ:１０􀆰１１７３１/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３￣１９３ｘ.２０１９􀆰１１􀆰０１８　　

中全生产科学技术

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｖｏｌ.１５Ｎｏ.１１　Ｎｏｖ.２０１９

ｈｔｔｐ://ｋｎｓ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ/ｋｃｍｓ/ｄｅｔａｉｌ/１１.５３３５.ＴＢ.２０１９１１２７.１５３６.０１２.ｈｔｍｌ

框架剪力墙结构抗震动力性能与抗侧向倒塌能力研究∗

(１.北方民族大学土木工程学院ꎬ宁夏银川７５００２１ꎻ２.宁夏大学土木与水利工程学院ꎬ宁夏银川７５００２１)

摘　要:为了探讨框架剪力墙结构的抗震动力性能和抗倒塌能力ꎬ针对一典型的２０层钢筋混凝土框架剪力墙结构展开研究ꎮ首先ꎬ利用静力弹塑性方法对结构进行推覆分析ꎬ得到多遇、设防、罕遇地震下的性能点处相关参数ꎻ然后ꎬ选定合适的地震动记录和损伤指标ꎬ利用增量动力分析方法研究结构的地震反应和抗倒塌能力ꎮ结果表明:在小震和大震作用下ꎬ结构的层间位移角均满足规范限值要求ꎬＣｏｌｌａｐｓｅ塑性铰主要出现在结构底层ꎬ可以实现大震不倒ꎻ随着楼层的增加ꎬ结构的层间剪力逐渐减小ꎬ有个别地震动记录在１５层左右剪力会突然增大ꎻ结构５０％倒塌概率对应的地震加速度为２.４１ｇꎬ说明该结构的抗倒塌能力较强ꎮ关键词:框架剪力墙ꎻ动力性能ꎻ抗倒塌能力

中图分类号:Ｘ９３６ꎻＴＵ３７５　　　文献标志码:Ａ　　　文章编号:１６７３－１９３Ｘ(２０１９)－１１－０１１３－０５

马肖彤１ꎬ包　超２ꎬ马　艳１ꎬ张立新１ꎬ陆　华１

Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｅｉｓｍｉｃｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｌａｔｅｒａｌｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｃａｐａｃｉｔｙ

ｏｆｆｒａｍｅｓｈｅａｒｗａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈＭｉｎｚｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＹｉｎｃｈｕａｎＮｉｎｇｘｉａ７５００２１ꎬＣｈｉｎａꎻ

ＭＡＸｉａｏｔｏｎｇ１ꎬＢＡＯＣｈａｏ２ꎬＭＡＹａｎ１ꎬＺＨＡＮＧＬｉｘｉｎ１ꎬＬＵＨｕａ１

２.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＹｉｎｃｈｕａｎＮｉｎｇｘｉａ７５００２１ꎬＣｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｓｈｅａｒｗａｌｌｓｔａｔｉｃｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅｐｕｓｈ￣ｏｖｅｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬａｎｄｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｔｔｈｅｐｅｒ￣

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｉｍｉｎｇａｔａｔｙｐｉｃａｌ２０￣ｓｔｏｒｙｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅｓｈｅａｒｗａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅｆｏｒｍａｎｃｅｐｏｉｎｔｕｎｄｅｒｆｒｅｑｕｅｎｔꎬｆｏｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒａｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｔｈｅｎꎬｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｒｄａｎｄｄａｍａｇｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｓｍａｌｌｅａｒｔｈｑｕａｋｅａｎｄｌａｒｇｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅꎬｂｏｔｈｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｇｌｅｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｌｉｍｉｔꎬａｎｄｔｈｅＣｏｌｌａｐｓｅｐｌａｓｔｉｃｈｉｎｇｅｍａｉｎｌｙａｐｐｅａｒｅｄａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍｌａｙｅｒｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｔａｒｇｅｔｏｆｗｉｔｈｏｕｔｃｏｌｌａｐｓｅｕｎｄｅｒｔｈｅ５０％ｃｏｌｌａｐｓｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓ２.４１ｇꎬｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｄｓｔｒｏｎｇｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｃａ￣ｐａｃｉｔｙ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｆｒａｍｅｓｈｅａｒｗａｌｌꎻｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎻｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｃａｐａｃｉｔｙ

ｌａｒｇｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅ.Ｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓｈｅａｒｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｆｌｏｏｒꎬａｎｄｔｈｅｓｈｅａｒｆｏｒｃｅｗｏｕｌｄｓｕｄｄｅｎｌｙｉｎｃｒｅａｓｅａｒｏｕｎｄ１５ｆｌｏｏｒｓｉｎｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｅｉｓｍｉｃｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｒｄｓ.Ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏ

０　引言

作为一种突发性的自然灾害ꎬ地震具有极大的随机性和破坏性ꎮ历次震害表明ꎬ建筑物或构筑物的倒塌破坏是造成地震中人员伤亡和财产损失的主要原因ꎬ因此

收稿日期:２０１９－０６－１４ꎻ　　　数字出版日期:２０１９－１１－２７

开展建筑结构抗震性能分析和抗倒塌能力评估与研究ꎬ具有十分重要的意义[１]ꎮ

非线性静力方法(ＰｕｓｈｏｖｅｒＡｎａｌｙｓｉｓ)操作简单、计

算量小ꎬ既能反映结构局部塑性变形、又能反映结构整体变形机制[２]ꎬ可以作为结构抗震性能评估的一种手

∗基金项目:宁夏自然科学基金项目(２０１８ＡＡＣ０３１２１ꎬ２０１８ＡＡＣ０３１１３)ꎻ宁夏回族自治区重点研发计划项目(２０１８ＢＥＧ０３００９ꎬ２０１８ＢＥＢ０４００６)ꎻ青

海省基础研究计划项目(２０１９－ＺＪ－７０４８)ꎻ北方民族大学校级项目(２０１９ＸＹＺＴＭ０１)ꎻ宁夏优秀人才支持计划项目

作者简介:马肖彤ꎬ博士ꎬ讲师ꎬ主要研究方向为工程结构动力性能ꎮ

通信作者:包　超ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要研究方向为建筑结构动力灾变行为ꎮ

􀅰１１４􀅰

　　　　　　　　　　　中全生产科学技术　　　　　　　　　　　　　　　　　第１５卷

段ꎬ受到了专家和学者广泛的关注和青睐ꎮＦｒｅｅｍａｎ等[３]首先提出了Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ分析方法ꎻ曹胜涛等[４]基于结构的精细化非线性有限元模型和显式拟静力求解方法ꎬ提出了结构拟静力推覆分析方法(ＥＱＰＡ)ꎬ并使用ＥＱＰＡ方法对某超高层剪力墙结构进行了抗震性能研究ꎻ林拥军等[５]提出了４个结构整体性能参数来作为结构抗侧向倒塌能力的评价指标ꎬ通过Ｐｕｓｈ－ｏｖｅｒ方法进行结构计算ꎬ并结合能力曲线和结构整体性能参数评价结构的抗侧向倒塌能力ꎮ１９７７年ꎬ增量动力分析法(ＩＤＡ)的基本概念最早被Ｂｅｒｔｅｒｏ[６]提出ꎻ２０００年被美国此定义为Ｍ－Ｍ铰ꎻ框架柱和剪力墙需考虑由轴力和弯矩的相关作用ꎬ因此定义为ＰＭＭ铰ꎬ塑性铰位置均定义在构件两端ꎮ塑性铰的本构关系如图３所示ꎬ其中ꎬＡＢꎬＢＣꎬＣＤ和ＤＥ分别表示弹性段、强化段、卸载段和破坏段ꎮ基于ＡＴＣ－４０对结构在遭遇地震作用后出现的性能状态分为:ＩＯꎬＬＳꎬＣＰꎬＣＯＬＬＡＰＳＥ等状态ꎬ图中ＢꎬＩＯꎬＬＳꎬＣＰꎬＣ为性能点ꎬ其中ꎬＢ点出现塑性铰ꎬＣ点为倒塌点ꎬＣＰ为预防倒塌点ꎬ各性能点所对应的横坐标为相应０.００２、立即使用(ＩＯ)０.００５、生命安全(ＬＳ)０.０１５、防止的弹塑性位移限值ꎮ具体数值为:正常使用(ＯＰ)

ＦＥＭＡ３５０[７]的一种主要方法ꎬＦＥＭＡ３５１[８]采用作为结构抗倒塌能力分析ꎻ２００２年Ｖａｍｖａｔｓｉｋｏｓ等[９]提出了ＩＤＡ

方法的详细操作步骤ꎬ并将该方法应用到混凝土框架和钢结构框架的抗震性能研究中ꎮ近年来ꎬ国内很多学者也开始将ＩＤＡ分析方法应用到建筑结构的抗震研究中[１０－１１]本文针对一ꎮ

２０层钢筋混凝土框架剪力墙结构ꎬ进行非线性静力方法(Ｐｕｓｈｏｖｅｒ)和基于２０条地震动记录的非线性增量动力分析(ＩＤＡ)ꎬ对结构的抗震性能和抗倒塌能力展开研究与评估ꎮ

１　分析模型及结构参数

本文采用ＰＫＰＭ软件设计了一个２０层钢筋混凝土框架剪力墙结构ꎬ该结构长为４８ｍꎬ宽为１４.７ｍꎬ底层层高和标准层层高分别为３.９ꎬ３.６ｍꎬ结构平面布置如图１所示ꎮ在结构设计过程中ꎬ各设计参数均取自«建筑抗震设计规范»(ＧＢ５００１１－２０１０)ꎮ混凝土强度等级为Ｃ４０ꎬ纵向钢筋为ＨＲＢ４００级ꎬ箍筋为ＨＲＢ３３５级ꎬ楼板板厚为１２０ｍｍꎬ该工程所在地区的抗震设防烈度为８度ꎬ设计基本地震加速度为０.２ｇꎬ设计地震分组第２组ꎬ场地类别为Ⅱ类ꎬ基本风压为０.５５ｋＮ/ｍ２ꎮ

图１　结构平面布置Ｆｉｇ.１　Ｐｌａｎｅｌａｙｏｕｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

在进行数值计算时ꎬ采用Ｍｉｄａｓ/Ｇｅｎ建立三维空间模型ꎬ如图２所示ꎮ混凝土和钢筋的本构关系参考«混凝土结构设计规范»(ＧＢ５００１０－２０１０)确定ꎬ梁、柱、剪力墙分别采用空间梁单元和壳墙元进行模拟ꎮ对于框架梁ꎬ一般来说只需考虑由弯矩屈服产生的塑性铰ꎬ因

倒塌(ＣＰ)０.０４ꎮ

图２　三维模型

Ｆｉｇ.２　Ｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌ

图３　塑性铰本构

Ｆｉｇ.３　Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｏｆｐｌａｓｔｉｃｈｉｎｇｅ

２　静力弹塑性分析

结构静力弹塑性分析方法(ｐｕｓｈｏｖｅｒ)ꎬ实质上是将设计谱与能力谱相结合的静力非线性方法ꎮ对结构分别进行基于多遇地震、设防地震、罕遇地震限值的静力弹塑性分析ꎬ得到框剪结构的基底剪力－顶点位移关系曲线ꎬ如图４所示ꎮ由图４可见ꎬ小震时ꎬ由于结构处于弹性阶段ꎬ结构的剪力－位移曲线为一直线段ꎬ中震时ꎬ

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结构开始进入塑形ꎬ到大震时ꎬ弹塑性变形快速发展ꎮ将图中曲线转换为谱加速度Ｓａ和谱位移Ｓｄꎬ即可得到能力谱ꎮ将能力谱曲线和对应于不同水准地震的需求谱画在同一坐标系中ꎬ通过描绘曲线的交点即可得到性能点ꎬ性能点处相关参数见表１ꎮ

由表１知ꎬ在多遇地震作用下ꎬ结构的最大弹性层间位移角在第１２层ꎬ为１/１２３４.６ꎬ小于规范规定的弹性层间位移角限值１/８００ꎻ在罕遇地震作用下ꎬ结构的最大层间位移角出现在第１０层ꎬ为１/１６１.３ꎬ小于规范规定的１/１００的弹塑性层间位移角限值ꎮＣｏｌｌａｐｓｅ塑性铰只有在大震的时候出现ꎬ所占比例为８.９５％ꎬ且塑性铰基本都位于结构底部ꎬ说明结构有部分构件发生破坏ꎬ但是并没有出现倒塌ꎬ实现了“大震不倒”的设防目标ꎬ

图４　基底剪力－顶点位移

Ｆｉｇ.４　Ｂａｓｅｍｅｎｔｓｈｅａｒｆｏｒｃｅ￣ｖｅｒｔｅｘｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ

结构处于安全的范围之内ꎮ

表１　结构性能点处参数

Ｔａｂｌｅ１　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｏｉｎｔ

性能点Ｓｄ/ｍｍ

多遇地震设防地震罕遇地震

３２.７１９３.６４２７０.６

顶点位移Ｄ/ｍｍ

４７.９７１３７.３３９６.８

最大层间侧移/ｍｍ

２.９１９８.２８８２２.３４

层间位移角０.０００８１０.００２３０.００６２

性能点处基地剪力/ｋＮ

６１９３１７１７０２６８３０

Ｃｏｌｌａｐｓｅ塑性铰/％

００８.９

３　增量动力分析

在Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析基础上ꎬ采用增量动力分析方法进行结构抗震性能分析与抗倒塌能力评估与研究ꎬ其主要步骤为:确定合理有效的地震动强度指标ＩＭꎬ即选择一组数量足够多、能反映结构所在场地特性以及地震动随机性的地震动记录ꎬ并确定地震记录调幅方法和系数ꎬ不断调整地震动强度ꎬ从而得到分析所需不同强度水平的地震动记录ꎻ确定结构损伤指标ＤＭꎬ对结构数值分析模型依次输入调幅后的地震动记录进行动力时程分析ꎬ得到相对应的ＤＭꎬ通过绘制ＤＭ与ＩＭ的关系曲线ꎬ就可得到ＩＤＡ曲线ꎻ将分析输入的总地震记录数定义为

Ｎｔｏｔａｌꎬ从ＩＤＡ曲线中统计得到在任一地震动强度下ꎬ结构发生倒塌的地震动记录数目ꎬ记为Ｎｉꎬｃｏｌｌａｐｓｅꎬ由此得到结构的倒塌概率Ｎｉꎬｃｏｌｌａｐｓｅ/Ｎｔｏｔａｌꎻ重复上述步骤ꎬ即可得到在不同地震动强度下结构的倒塌概率ꎮ以地震动强度指标ＩＭ为横坐标、结构倒塌概率为纵坐标ꎬ依据对数正态分布模型进行参数估计ꎬ即可得到结构的抗倒塌能力易损性曲线ꎮ本文分析时依据ＦＥＭＡ－Ｐ６９５[１２]建议ꎬ选取２０条地震动记录ꎬ见表２所示ꎮ

提取结构在对应于设防地震和罕遇地震作用时各

层最大层间位移角ꎬ如图５所示ꎮ由图５可见ꎬ由于地震动的差异性ꎬ因此在同一地震强度下ꎬ结构的地震响应存在不同ꎬ随着楼层的增高ꎬ层间位移角逐渐增大ꎬ在１５

表２　地震动记录

Ｔａｂｌｅ２　Ｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｒｄ

序号１２３４５６７地震名称Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ－１Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ－２ＨｅｃｔｏｒＭｉｎｅＤｕｚｃｅＰＧＡ/ｇ０.５２０.４８０.８２０.３４０.３５０.３８０.５１序号８１０１１１２１３１４９地震名称ＫｏｃａｅｌｉＴｕｒｋｅｙ－１ＫｏｃａｅｌｉＴｕｒｋｅｙ－２Ｌａｎｄｅｒｓ－１Ｌａｎｄｅｒｓ－２ＫｏｂｅＪａｐａｎ－２ＰＧＡ/ｇ０.２４０.３６０.２２０.２４０.４２０.５３０.５６序号１５１６１７１８１９２０地震名称ＳｕｐｅｒｓｔｉｔｉｏｎＨｉｌｌｓ－１ＳｕｐｅｒｓｔｉｔｉｏｎＨｉｌｌｓ－２ＣａｐｅＭｅｎｄｏｃｉｎｏＣｈｉ－Ｃｈｉ－１Ｃｈｉ－Ｃｈｉ－２ＭａｎｊｉｌＩｒａｎＰＧＡ/ｇ０.５１０.４５０.５５０.４４０.５１０.３６ＩｍｐｅｒｉａｌＶａｌｌｅｙ－１ＩｍｐｅｒｉａｌＶａｌｌｅｙ－２ＫｏｂｅＪａｐａｎ－１ＬｏｍａＰｒｉｅｔａ－１ＬｏｍａＰｒｉｅｔａ－２􀅰１１６􀅰

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层附近层间位移角最大ꎬ说明这一层附近为结构薄弱层ꎮ在设防地震时ꎬ结构的最大层间位移角均小于１/２００结构的最大层间位移角基本上都远小于规范规定的(框剪结构立即使用性能限值ＩＯ)ꎻ在罕遇地震作用下ꎬ１/１００的限值ꎬ也远小于结构生命安全性能指标限值０.０１５ꎬ实现了框剪结构遭遇罕遇地震作用时处于生命安全的性能目标ꎮ

图５　层间位移角

Ｆｉｇ.５　Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｇｌｅ

层间剪力是除了层间位移角之外衡量建筑结构抗震性能的另一个重要指标ꎬ通过对结构进行不同地震动作用下的弹塑性动力时程分析ꎬ得到每一层的层间剪力最大值ꎬ图６为设防地震和罕遇地震作用下的各楼层层间剪力值ꎮ由图６可见ꎬ随着楼层的增加ꎬ结构的层间剪力逐渐减小ꎬ由层间位移角分析可知ꎬ１５层附近为结构薄弱层ꎬ因此ꎬ有个别地震动记录在１５层左右剪力会突然增大ꎮ

提取在设防地震和罕遇地震作用下ꎬ在地震持续过程中ꎬ将地震输入能量Ｅｉ性应变能Ｅ、阻尼耗能Ｅ、非弹性铰耗能Ｅｈ、动能Ｅｋ、弹ｓｄ所占百分比平均值列于表３中ꎮ由表３可知ꎬ在各种能量中ꎬ非弹性耗能和阻尼耗能

图６　层间剪力

Ｆｉｇ.６　Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓｈｅａｒｆｏｒｃｅ

所占比例最大ꎬ而在不同的地震动强度下ꎬ能量分配变化不大ꎬ非弹性耗能比例略有增大ꎬ其他３种能量所占比例略有减小ꎮ这说明在地震作用下ꎬ框架剪力墙结构的抗震性能良好ꎬ在结构进入塑形阶段以后ꎬ非弹性铰和阻尼会耗散大部分地震能量ꎬ使结构处于性能目标内ꎮ

表３　能量百分比Ｔａｂｌｅ３　Ｅｎｅｒｇｙｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ

Ｅｉ/％

Ｅｈ/％Ｅｋ/％Ｅｓ/％Ｅｄ/％设防地震１００３０.２４.７４.４６０.７罕遇地震

１００

３０.９

４.２

４.３

６０.６

美国应用技术委员会ＡＴＣ－６３计划提出了抗倒塌储备系数(ＣＭＲꎬＣｏｌｌａｐｓｅＭａｒｇｉｎＲａｔｉｏ)ꎬ即利用得到的结构抗倒塌能力易损性曲线ꎬ将５０％倒塌概率对应的地震动强度指标ＩＭ震动强度指标ＩＭ５０％倒塌作为抗倒塌能力指标ꎬ与大震地:

大震的比值定义为结构的抗倒塌安全储备指标[１３]ꎬ即ＣＭＲ＝ＩＭ５０％倒塌/ＩＭ大震

根据前述方法ꎬ以Ｓａ坐标ꎬ得到的本文分析框剪结构的倒塌概率数据点(Ｔ１)为横坐标、倒塌概率为纵

ꎬ对

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􀅰１１７􀅰

数据点按对数正态分布进行数据拟合ꎬ将得到结构的倒塌概率分布曲线ꎬ如图７所示ꎬ其中ꎬ本文结构倒塌准则定义为层间位移角超过１/２５ꎮ由图７可见ꎬ５０％倒塌概可以看出ꎬ框架剪力墙结构在地震作用下有较强的抗倒塌能力ꎬ可以实现“大震不倒”的设防目标ꎮ

率对应Ｓａ(Ｔ１)５０％倒塌＝２.４１ｇꎬ通过计算ＣＭＲ＝６.０２５ꎮ

[３]　ＦＲＥＥＭＡＮＳＡꎬＮＩＣＯＬＥＴＴＩＪＰꎬＴＹＲＥＬＬＪＶ.Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇ

ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｆｏｒｓｅｉｓｍｉｃｒｉｓｋ￣ａｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｆｐｕｇｅｔｓｏｕｎｄｎａｖａｌｓｈｉｐｙａｒｄ[Ｃ]//Ｔｈｅ１ｓｔＵ.Ｓ.ＮａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅＥｎｇｉｎｅｅｒ￣ｉｎｇꎬＢｒｅｍｅｒｔｏｎꎬ１９７５.

[４]　曹胜涛ꎬ李志山ꎬ黄吉锋ꎬ等.建筑结构显式拟静力推覆分析方法

研究[Ｊ].计算力学学报ꎬ２０１８ꎬ３５(６):７０５￣７１２.

ＣＡＯＳｈｅｎｇｔａｏꎬＬＩＺｈｉｓｈａｎꎬＨＵＡＮＧＪｉｆｅｎｇꎬｅｔａｌ..Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｘ￣图７　倒塌概率分布曲线

Ｆｉｇ.７　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｃｏｌｌａｐｓｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ

４　结论

数ꎬ在多遇１)通过静力弹塑性分析可以得到结构性能点处参

、设防、罕遇地震作用下ꎬ结构的层间位移角均满足规范限值要求ꎮ在大震的时候会出现Ｃｏｌｌａｐｓｅ塑性铰ꎬ所占比例为８.９５％ꎬ且基本都位于结构底部ꎬ说明结构底部需要加强ꎬ结构没有发生大震倒塌ꎮ

层的增高２)通过对ꎬ层间位移角逐渐增大２０条地震波进行增量动力分析ꎬ结构的层间剪力逐渐ꎬ随着楼减小ꎬ在１５层附近层间位移角最大ꎬ有个别地震动记录在１５层左右剪力也会突然增大ꎬ说明该层附近同样为结构薄弱层ꎮ

５０％３)６.０２５倒塌概通过结构抗倒塌能力易损性曲线ꎬ说明该结构抗倒塌能力较强率对应的地震动强度为ꎬ可以计算出

ꎮ

２.４１ｇꎬＣＭＲ＝参考文献

[１]　杜永峰构的倒塌可靠度分析ꎬ黄小宁ꎬ李慧.[Ｊ].基于性能的基础隔震钢筋混凝土框剪结

地震工程学报ꎬ２０１８ꎬ４０(５):８７９￣８８２.ＤＵｌａｐｓｅＹｏｎｇｆｅｎｇꎬｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＨＵＡＮＧａｎａｌｙｓｉｓｏｆＸｉａｏｎｉｎｇꎬｂａｓｅ￣ｉｓｏｌａｔｅｄＬＩＨｕｉ.ｆｒａｍｅ￣ｗａｌｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ￣ｂａｓｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[ｃｏｌ￣Ｊ].[２]　Ｃｈｉｎａ韩小雷Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅꎬ周新显ꎬ季静Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ等.基于构件性能的Ｊｏｕｒｎａｌꎬ２０１８ꎬ４０(５):８７９￣８８２.法研究[Ｊ].建筑结构学报ꎬ２０１４ꎬ３５(４):１７７￣１８４.

ＲＣ结构抗震评估方

ＨＡＮｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＸｉａｏｌｅｉꎬＺＨＯＵｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ２０１４ꎬ３５(４):１７７￣１８４.

ｂａｓｅｄｓｅｉｓｍｉｃＸｉｎｘｉａｎꎬＪＩａｓｓｅｓｓｍｅｎｔＪｉｎｇꎬｅｔｏｆａｌ.ＲＣＲｅｓｅａｒｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｎ[Ｊ].ｃｏｍｐｏｎｅｎｔＪｏｕｒｎａｌｐｌｉｃｉｔｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｑｕａｓｉ￣ｓｔａｔｉｃｏｆＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＰｕｓｈ￣ｏｖｅｒａｎａｌｙｓｉｓＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２０１８ꎬ３５(６):７０５￣７１２.

ｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｊ].Ｃｈｉ￣[５]　林拥军向倒塌能力ꎬ赵崇锦[Ｊ].ꎬ潘毅土木建筑与环境工程ꎬ等.不同设防烈度下ꎬ２０１８ꎬ４０(３):４４￣５２.ＲＣ框架结构的抗侧

ＬＩＮａｎｔｃａｐａｃｉｔｙＹｏｎｇｊｕｎꎬＺＨＡＯｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｈｏｎｇｊｉｎꎬＰＡＮｃｏｎｃｒｅｔｅＹｉꎬｅｔｆｒａｍｅａｌ.ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓＬａｔｅｒａｌｃｏｌｌａｐｓｅ￣ｒｅｓｉｓｔ￣ｓｅｉｓｍｉｃｆｏｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙ[Ｊ]ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌꎬＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

ｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ４０(３):４４￣５２.

＆Ｅｎ￣[６]　ＢＥＲＴＥＲＯｄｅｒｅｘｔｒｅｍｅＶｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓＶ.Ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄ[Ｊ].ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｉｅｓｏｆａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｓＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ

ｕｎ￣

[７]　ＦＥＭＡ.１９７７:２１１￣２１５.

ＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬＰｉｓｔｅｒＫＳ(ｅｄ).Ｐｒｅｎｔｉｃｅ￣Ｈａｌｌ:ＥｎｇｌｅｗｏｏｄＣｌｉｆｆｓꎬＮＪꎬ

ｆｒａｍｅＲｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ[８]　Ｆｅｄｅｒａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｎｅｗｓｔｅｅｌｍｏｍｅｎｔ￣

ＦＥＭＡ.ｉｓｔｉｎｇｗｅｌｄｅｄＲｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄＥｍｅｒｇｅｎｃｙ[Ｒ].ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＲｅｐｏｒｔＮｏ.ＦＥＭＡ￣３５０ꎬＳＡＣＪｏｉｎｔＶｅｎｔｕｒｅꎬｓｔｅｅｌｍｏｍｅｎｔ￣ｆｒａｍｅｓｅｉｓｍｉｃｅｖａｌｕａｔｉｏｎＡｇｅｎｃｙꎬＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＤＣꎬ２０００.

ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ[ａｎｄＲ].ｕｐｇｒａｄｅＲｅｐｏｒｔｃｒｉｔｅｒｉａＮｏ.ＦＥＭＡ￣

ｆｏｒｅｘ￣

３５１ꎬ[９]　ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＳＡＣＪｏｉｎｔＶＡＭＶＡＴＳＩＫＯＳＤＣꎬ２０００.

ＶｅｎｔｕｒｅꎬＦｅｄｅｒａｌＥｍｅｒｇｅｎｃｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＡｇｅｎｃｙꎬ[Ｊ].ＥａｒｔｈｑｕａｋｅＤꎬＣＯＲＮＥＬＬＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＣＡ.ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ

[１０]　(３):４９１￣５１４.

Ｄｙｎａｍｉｃｓ２００２ꎬ３１周云动力分析ꎬ裴熠麟[Ｊ].ꎬ周祎地震工程学报ꎬ等.填充墙刚度影响的实测高层建筑增量

ꎬ２０１８ꎬ４０(５):８８３￣８９０.

ＺＨＯＵｓｉｓｏｆｈｉｇｈ￣ｒｉｓｅＹｕｎꎬＰＥＩＣｈｉｎａｂｕｉｌｄｉｎｇｓＹｉｌｉｎꎬＺＨＯＵＥａｒｔｈｑｕａｋｅｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇＹｉꎬｅｔａｌ.ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｈｅＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｙｎａｍｉｃＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１８ꎬ４０(５):

ｏｆｉｎｆｉｌｌｅｄａｎａｌｙ￣

ｗａｌｌ[１１]　８８３￣８９０.

ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ[Ｊ].吕西林震易损性分析ꎬ苏宁粉[Ｊ].ꎬ周颖地震工程与工程振动.复杂高层结构基于增量动力分析法的地

ꎬ２０１２ꎬ３２(５):１９￣２５.ＬＹＵｎａｌｙｓｉｓＸｉｌｉｎꎬＳＵｏｆａｃｏｍｐｌｅｘＮｉｎｇｆｅｎꎬＺＨＯＵｈｉｇｈ￣ｒｉｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ[Ｙｉｎｇ.ＩＤＡ￣ｂａｓｅｄＪ].ＪｏｕｒｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｏｆＥａｒｔｈｑｕａｋｅ

ｆｒａｇｉｌｉｔｙａ￣[１２]　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦＥＭＡ￣Ｐ６９５.ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｉｂｒａｔｉｏｎꎬ２０１２ꎬ３２(５):１９￣２５.

ｔｏｒｓ[Ｓ].ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎꎬＱｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＤ.Ｃ.ｏｆ:ＦｅｄｅｒａｌＢｕｉｌｄｉｎｇＥｍｅｒｇｅｎｃｙＳｅｉｓｍｉｃＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＦａｃ￣

Ａ￣[１３]　韩建平ｇｅｎｃｙꎬ２００９.

构抗整体ꎬ张丽丽性倒塌ꎬ徐阳能力.近断层脉冲型地震动作用下分析[Ｊ].结构工程师ꎬ２０１７ꎬ３３ＲＣ框架结

(１):３２￣４１.

ＨＡＮＪｉａｎｐｉｎｇꎬＺＨＡＮＧＬｉｌｉꎬＸＵＹａｎｇ.Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｇｌｏｂａｌｃｏｌ￣ｇｒｏｕｎｄｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｍｏｔｉｏｎｓ[Ｊ].ｃａｐａｃｉｔｙＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｆＲＣＥｎｇｉｎｅｅｒｓꎬ２０１７ꎬ３３(１):３２￣４１.

ｆｒａｍｅｕｎｄｅｒｎｅａｒ￣ｆａｕｌｔｐｕｌｓｅ￣ｔｙｐｅ

(责任编辑:郭　利)