潘欽鋒 顏桂云 吳應(yīng)雄
摘要: 近斷層地震動(dòng)中的長(zhǎng)周期、短持時(shí)、高能量的加速度脈沖將對(duì)長(zhǎng)周期高層隔震結(jié)構(gòu)的減震性能產(chǎn)生不利影響,尤其易使LRB(lead-rubber bearing)支座產(chǎn)生超限變形,導(dǎo)致在大的面壓與位移共同作用下發(fā)生剪壓破壞;此外,考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用(SSI效應(yīng))后隔震結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生動(dòng)力耦合效應(yīng),可能進(jìn)一步放大隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。提出滑板支座、復(fù)位裝置相結(jié)合的新型組合隔震系統(tǒng),利用滑板支座承擔(dān)大的豎向荷載、復(fù)位裝置因不承擔(dān)豎向荷載而獲得更大的變形能力且起隔震層自復(fù)位作用??疾旖鼣鄬用}沖型地震動(dòng)作用下長(zhǎng)周期高層隔震結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)規(guī)律,揭示隔震體系的損傷機(jī)理?;诩倕?shù)SR(sway-rocking)模型,分析不同場(chǎng)地類(lèi)別與不同地震動(dòng)類(lèi)型對(duì)隔震體系動(dòng)力響應(yīng)影響規(guī)律。結(jié)果表明:近斷層罕遇地震下LRB隔震系統(tǒng)因變形超限而失效;新型組合隔震系統(tǒng)能保證近斷層脈沖型地震下隔震的有效性,且具有較為良好的減震性能,但相比普通地震動(dòng)減震效果變差;對(duì)于Ⅲ,Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地類(lèi)別,考慮SSI效應(yīng)使隔震體系的剛度弱化,致使層間位移角增大,且隨著土質(zhì)的變軟增大的幅度也越明顯。
關(guān)鍵詞: 組合隔震; 近斷層脈沖型地震動(dòng); 減震性能; 土-結(jié)構(gòu)相互作用
中圖分類(lèi)號(hào): TU352.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A ?文章編號(hào): 1004-4523(2019)05-0845-11
DOI:10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2019.05.013
引 言
近年來(lái),近斷層地震動(dòng)造成結(jié)構(gòu)物破壞的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,例如1999年臺(tái)灣集集地震,對(duì)結(jié)構(gòu)物造成了嚴(yán)重破壞。近斷層地震動(dòng)中,部分地震動(dòng)記錄具有長(zhǎng)周期、短持時(shí)、高能量的加速度脈沖、大的加速度峰值等特點(diǎn),亦被劃分為近斷層脈沖型地震動(dòng),其對(duì)于長(zhǎng)周期的結(jié)構(gòu),可能造成較大的位移和變形,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞[1-3]。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)近斷層地震動(dòng)作用下隔震結(jié)構(gòu)動(dòng)力行為開(kāi)展了一些研究。王建強(qiáng)等[4]研究了近斷層脈沖型地震動(dòng)及其特性對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響,表明近斷層脈沖型地震動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有較大影響,甚至可能造成支座由于水平變形較大而被破壞。吳應(yīng)雄等[5]證明了近場(chǎng)脈沖長(zhǎng)周期地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)減震效果較差,隔震層位移明顯大于位移容許值。韓淼等[6]研究了近斷層地震動(dòng)特征參數(shù)對(duì)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響。杜永峰等[7]研究了近斷層脈沖型地震動(dòng)下,場(chǎng)地類(lèi)別和震源機(jī)制對(duì)反應(yīng)譜頻譜特性的影響,表明場(chǎng)地類(lèi)別和震源機(jī)制不同,地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)的相關(guān)程度不同。Jangid[8]對(duì)近斷層地震動(dòng)作用下基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震反應(yīng)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。Calugaru等[9]研究表明組合基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)是一種有效的隔震減震技術(shù)。王棟等[10]采用天然橡膠支座、鉛芯橡膠支座、彈性摩擦滑板支座加阻尼器的組合基礎(chǔ)隔震系統(tǒng),通過(guò)時(shí)程分析表明,組合基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)可以有效減小近斷層地震下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。
已有研究表明,在近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下,隔震層易產(chǎn)生超限變形,而高層隔震結(jié)構(gòu)支座承受更大的壓力,易致使鉛芯橡膠支座在大的面壓與位移共同作用下發(fā)生剪壓破壞。此外,在近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用后的隔震結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生動(dòng)力耦合效應(yīng),可能進(jìn)一步放大隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。為此,近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下長(zhǎng)周期的高層隔震的非線(xiàn)性減震機(jī)理與減震性能需進(jìn)一步探討。
本文提出滑板支座、復(fù)位裝置相結(jié)合的新型組合隔震系統(tǒng),利用滑板支座承擔(dān)大的豎向荷載,復(fù)位裝置不承擔(dān)豎向荷載而獲得更大的變形能力且起隔震層自復(fù)位作用??疾旖鼣鄬用}沖型地震動(dòng)作用下長(zhǎng)周期的高層隔震結(jié)構(gòu)的層間位移角、樓層加速度、隔震層變形等響應(yīng)規(guī)律,揭示隔震體系的損傷機(jī)理,探討地震動(dòng)特性與土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用對(duì)新型組合隔震系統(tǒng)減震性能的影響。
1 近斷層脈沖型地震動(dòng)的選用
Loh等[11]指出峰值地面速度與峰值地面加速度之比(PGV/PGA)是識(shí)別近震效應(yīng)的主要特征,PGV/PGA>0.2 s,近震對(duì)結(jié)構(gòu)的效應(yīng)明顯。本文從美國(guó)太平洋地震工程研究中心強(qiáng)震數(shù)據(jù)庫(kù)中(http://peer.berkeley.edu/)選取6條近斷層脈沖型地震動(dòng)記錄,同時(shí)選取3條普通地震動(dòng)記錄El-Centro,Taft,TCU071,如表1所示。表中PGD為峰值地面位移,Tp為加速度脈沖周期,以體現(xiàn)近斷層脈沖型地震的加速度脈沖特性。
2 新型組合基礎(chǔ)隔震方案
文獻(xiàn)[12]研究表明,在5 MPa的較小豎向壓縮面壓下,鉛芯橡膠支座可獲得400%剪切應(yīng)變(對(duì)應(yīng)于0.7-0.8倍支座直徑的剪切變形)的良好變形能力。據(jù)此,本文擬采用鉛芯橡膠支座用作復(fù)位裝置而非傳統(tǒng)隔震支座,兼起一定的耗能作用。提出新型組合隔震方案:滑板支座(ESB)+鉛芯橡膠復(fù)位裝置。由滑板支座承擔(dān)豎向荷載,鉛芯橡膠復(fù)位裝置因無(wú)需承擔(dān)豎向荷載而可獲得更大的變形能力,并起到復(fù)位與耗能作用。故而避免鉛芯橡膠支座基礎(chǔ)隔震中或傳統(tǒng)滑板支座(ESB)與鉛芯橡膠支座組合隔震中,支座在大的面壓與位移下發(fā)生剪壓破壞。
3 高層建筑新型組合隔震減震性能〖*2〗3.1 結(jié)構(gòu)模型參數(shù) ?某一幢15層框架-剪力墻隔震結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)為48 m,寬為15 m,底層層高4.2 m,其余樓層層高3.3 m,高寬比為3.36。隔震層位于結(jié)構(gòu)底部,層高1.5 m,隔震層梁截面尺寸為400 mm×800 mm。設(shè)防烈度8度(0.20g),地震設(shè)計(jì)分組為第二組,場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。剪力墻與柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40,梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。結(jié)構(gòu)平面與LRB隔震支座布置如圖1所示,新型組合隔震系統(tǒng)布置如圖2所示,隔震支座參數(shù)信息如表2與3所示。表2中等效阻尼比、等效剛度為支座100%剪切應(yīng)變時(shí)的數(shù)值。
通過(guò)Midas/Gen 建立框架-剪力墻隔震結(jié)構(gòu)有限元分析模型,如圖3所示。在框架梁端、柱端與剪力墻端考慮集中塑性鉸,塑性鉸的模型采用由屈服強(qiáng)度和屈服后剛度折減系數(shù)定義的雙折線(xiàn)模型??拐鸾Y(jié)構(gòu)模型的第1自振周期為1.16 s,基礎(chǔ)隔震與新型組合隔震結(jié)構(gòu)的第1自振周期分別為2.76,3.86 s。
3.2 近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析
3.2.1 LRB隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)
圖4為近斷層脈沖型地震動(dòng)設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)的層間位移角響應(yīng)。由圖可見(jiàn),普通地震動(dòng)作用下隔震層上部結(jié)構(gòu)的層間位移角減震效果明顯。近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下的鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)減震性能較好,但部分地震動(dòng)的層間位移角減震效果明顯劣于普通地震動(dòng)。
表4為8度設(shè)防烈度下基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的減震系數(shù)。由表可得,普通地震動(dòng)減震系數(shù)在0.35以?xún)?nèi),平均減震系數(shù)均低于0.35。近斷層脈沖型地震減震系數(shù)在0.6以?xún)?nèi),平均減震系數(shù)低于0.5。分析表明,鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下的減震效果良好,但普通地震動(dòng)作用下的減震效果優(yōu)于近斷層脈沖型地震動(dòng)。
表5為設(shè)防烈度下基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)隔震支座的最大變形值。表中可得,近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下的支座平均最大變形值達(dá)到普通地震動(dòng)的3倍以上,尤其是TCU102作用下隔震支座變形在設(shè)防烈度下已超限。由此表明,在近斷層脈沖型地震動(dòng)加速度脈沖的作用下,隔震支座將產(chǎn)生較大的變形,從而導(dǎo)致支座在設(shè)防烈度下就可能發(fā)生超限破壞,按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中近場(chǎng)影響系數(shù)1.5進(jìn)行的隔震設(shè)計(jì)可能偏不保守。
圖5與表6分別為罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角響應(yīng)與減震率。結(jié)合圖5與表6可得,普通地震動(dòng)作用下隔震結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角減震效果明顯,減震率均在60%以上。近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下,隔震結(jié)構(gòu)下部1層彈塑性層間位移角減震效果較差,部分地震動(dòng)作用下底部1層出現(xiàn)放大效應(yīng),其余樓層的平均減震率均在40%以上。可見(jiàn),近斷層脈沖型地震下結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角減震效果明顯差于普通地震動(dòng)。
表7為罕遇地震作用下隔震結(jié)構(gòu)的加速度減震率。由表可見(jiàn),普通地震下基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的加速度減震率為65%-90%之間,平均減震率在70%以上;近斷層脈沖型地震下的加速度在30%-70%之間,平均減震率均大于50%。結(jié)果表明,罕遇地震下的鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震對(duì)于結(jié)構(gòu)的樓層加速度具有很好的減震效果,但近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下的加速度減震效果劣于普通地震動(dòng)。
表8為罕遇地震下隔震支座最大變形值。由表可得,普通地震動(dòng)作用下隔震支座的最大變形平均值為138 mm。近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下隔震支座的平均最大變形值為普通地震動(dòng)的3倍,且超過(guò)鉛芯橡膠支座最大容許變形值(0.55D)。由此表明,在近斷層脈沖型罕遇地震動(dòng)加速度脈沖作用下,鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震已經(jīng)失效,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中取近場(chǎng)影響系數(shù)1.5,不能充分考慮脈沖型地震動(dòng)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的影響。
3.2.2 新型組合隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)
圖6為設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)的層間位移角響應(yīng)。由圖可得,普通地震動(dòng)作用下隔震層上部結(jié)構(gòu)層間位移角減震效果明顯。近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下的層間位移角減震效果較好,但劣于普通地震動(dòng)下的減震效果。
表9為近斷層脈沖型地震設(shè)防烈度下鉛芯基礎(chǔ)隔震與新型組合隔震結(jié)構(gòu)的減震系數(shù)。表中可得,近斷層脈沖型地震下鉛芯基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的減震系數(shù)在0.6以?xún)?nèi),平均減震系數(shù)0.30-0.45之間;新型組合隔震的減震系數(shù)在0.55以?xún)?nèi),平均減震系數(shù)在0.25-0.40之間。可見(jiàn),新型組合隔震結(jié)構(gòu)的減震效果優(yōu)于鉛芯橡膠支座基礎(chǔ)隔震。
表10為8度設(shè)防烈度下隔震支座的最大變形值。普通地震下隔震支座的平均位移為54 mm,近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下隔震支座最大變形比普通地震動(dòng)顯著放大4倍。分析表明,由于脈沖特性的影響,隔震支座在近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下的位移值將明顯增大。且按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中近場(chǎng)影響系數(shù)1.5的新型組合隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不能夠有效反應(yīng)脈沖特性對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的不利影響。
圖7與表11分別為罕遇地震下新型組合隔震的彈塑性層間位移角響應(yīng)與減震率。由圖7表明,新型組合隔震對(duì)普通地震動(dòng)具有很好的減震性能,且減震效果優(yōu)于近斷層脈沖型地震動(dòng)。表11表明,近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下新型組合隔震結(jié)構(gòu)減震性能較明顯,但底部一層的彈塑性層間位移角有所放大,且減震效果劣于普通地震動(dòng)。鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震減震性能比新型組合隔震優(yōu)越,但近斷層脈沖型地震下的鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震由于隔震層位移過(guò)大而處于失效狀態(tài),不能滿(mǎn)足近斷層脈沖型地震下的結(jié)構(gòu)減震需求。
表12分別為罕遇地震下基礎(chǔ)隔震與新型組合隔震結(jié)構(gòu)樓層加速度減震率。表中可得,近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)加速度的平均減震率在50%-70%之間;新型組合隔震的加速度減震率均在30%以上,平均減震率在45%-80%之間,中部樓層加速度減震率明顯提高15%左右。表明,新型組合隔震加速度減震效果與鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)相近,但中部樓層的加速度減震效果能得到明顯提高。
表13為罕遇地震下隔震支座的最大變形值。普通地震動(dòng)作用下隔震支座的平均最大變形值為142 mm,遠(yuǎn)低于ESB容許變形值500 mm。近斷層脈沖型地震下的隔震支座平均最大變形值為444 mm,明顯比普通地震動(dòng)大3倍,但仍在ESB與復(fù)位裝置允許變形范圍內(nèi)。
圖8為罕遇地震下結(jié)構(gòu)的塑性鉸分布。由圖表明,普通地震下的抗震結(jié)構(gòu)框架與剪力墻連梁出現(xiàn)大量塑性鉸,剪力墻底部也有少量塑性鉸出現(xiàn),但經(jīng)隔震后框架與剪力墻的塑性鉸全部消失。近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下的抗震結(jié)構(gòu)框架與剪力墻塑性鉸的數(shù)量明顯比普通地震動(dòng)多,且經(jīng)隔震后框架與剪力墻連梁存在塑性鉸。新型組合隔震結(jié)構(gòu)對(duì)于普通地震動(dòng)與近斷層脈沖型地震動(dòng)均具有顯著減震效果,但近斷層脈沖型地震下的新型組合隔震隔震結(jié)構(gòu)損傷相對(duì)于普通地震動(dòng)明顯加劇。
為討論不同剪切波速對(duì)考慮SSI 效應(yīng)的層間隔震結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響,采用3 種不同剪切波速的地基土,代表不同場(chǎng)地土的軟硬程度,且暫不考慮覆土層厚度。按式(1) 中所提供算式計(jì)算土彈簧的水平剛度、水平阻尼系數(shù)及轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼系數(shù),詳細(xì)參數(shù)如表14所示。由表可見(jiàn),土彈簧的剛度隨土的剪切波速及密度的增大而增大,即土越硬,剛度越大。
3.3.2 新型組合隔震考慮SSI效應(yīng)結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析
圖9為不同場(chǎng)土地類(lèi)別考慮SSI效應(yīng)后,近斷層脈沖型地震動(dòng)與普通地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)的峰值層間剪力反應(yīng)。由圖可見(jiàn),考慮土與結(jié)構(gòu)共同作用后,普通地震動(dòng)與近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下新型組合隔震結(jié)構(gòu)的峰值層間位移變化較小,均在5%以?xún)?nèi)。分析表明,考慮SSI效應(yīng)后,結(jié)構(gòu)自振周期的降低對(duì)于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的最大層間剪力影響較小。
不同場(chǎng)土地類(lèi)別考慮SSI效應(yīng)后,近斷層脈沖型地震動(dòng)與普通地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角如圖10所示。普通地震動(dòng)作用下新型組合隔震結(jié)構(gòu)考慮土與結(jié)構(gòu)共同作用后,Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地平均彈塑性層間位移角最大分別增大6.6%,19.2%,56.8%;而近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下的平均彈塑性層間位移角最大值分別增大10.8%,40.5%,72.3%。分析原因,主要是因?yàn)榭紤]SSI效應(yīng)后,結(jié)構(gòu)的自振周期相比底部固結(jié)的有所增大,結(jié)構(gòu)的剛度降低導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的層間位移角增大;此外,近斷層地震動(dòng)加速度脈沖與土-結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生動(dòng)力耦合效應(yīng)導(dǎo)致層間位移角明顯大于普通地震動(dòng)下的層間位移角。Ⅲ和Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地考慮SSI效應(yīng)的層間位移角增大35%以上。
表15為不同場(chǎng)地土考慮SSI效應(yīng)下,近斷層脈沖型地震下隔震支座的最大變形值。由表可見(jiàn),近斷層脈沖型地震動(dòng)考慮SSI效應(yīng)后,隔震支座的最大變形值隨著場(chǎng)地的變軟逐漸增大,但變化并不明顯。
4 結(jié) 論
(1) 近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下,鉛芯橡膠基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)雖然具有一定減震效果,但相比普通地震動(dòng)作用下減震效果變差。此外,近斷層脈沖型罕遇地震動(dòng)作用下的隔震支座變形均已超限,易致使鉛芯隔震系統(tǒng)失效破壞。
(2) 提出的滑板支座、鉛芯橡膠復(fù)位裝置相結(jié)合的新型組合隔震系統(tǒng),由于鉛芯橡膠復(fù)位裝置不承受面壓,復(fù)位裝置的最大變形值得以放寬,新型組合隔震系統(tǒng)能保證近斷層脈沖型地震下隔震的有效性,且具有較為良好的減震性能。此外,近斷層脈沖型地震下的隔震支座最大變形值大于普通地震的1.5倍,抗震規(guī)范中近場(chǎng)影響系數(shù)1.5不能充分地考慮脈沖地震動(dòng)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的不利影響。
(3) 近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下,考慮SSI效應(yīng)后隔震結(jié)構(gòu)的峰值層間剪力基本不受影響;SSI效應(yīng)使得隔震體系的剛度弱化,致使層間位移角增大,且隨著土質(zhì)的變軟(Ⅲ,Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地)增大的幅度也越明顯;此外,近斷層地震動(dòng)加速度脈沖與土-結(jié)構(gòu)相互作用的動(dòng)力耦合效應(yīng)導(dǎo)致層間位移角進(jìn)一步增大。因此,近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下Ⅲ和Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地上基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮SSI效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響,近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地須謹(jǐn)慎采用隔震方案。
參考文獻(xiàn):
[1] Malhotra P K. Response of building to near-field pulse-like ground motions[J] .Earthquake Engineering and Structural Dynamics,1999, 28(11):1309-1326.
[2] 顏桂云, 吳應(yīng)雄, 陳福全. 近場(chǎng)脈沖型地震動(dòng)下層間隔震的非線(xiàn)性反應(yīng)與隔震層限位分析[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 23(6):1185-1197.
YAN Guiyun, WU Yingxiong, CHEN Fuquan. Analysis on nonlinear responses of mid-story isolated structure and limiting deformation of its isolation layer under near-field pulse-like ground motions[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2015,23(6):1185-1197.
[3] Dicleli M, Buddaram S. Equivalent linear analysis of seismic-isolated bridges subjected to near-fault ground motions with forward rupture directivity effect[J]. Engineering Structures, 2007, 29(1):21-32.
[4] 王建強(qiáng),黃曉明,趙 卓,等.近斷層地震動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響[J].工程抗震與加固改造,2017,39(06):74-78.
Wang Jianqiang, Huang Xiaoming, Zhao Zhuo, et al. Influence of the near-fault ground motions on the seismic responses of the base-isolated structure[J]. Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting, 2017, 39(06):74-78.
[5] 吳應(yīng)雄,顏桂云,石文龍,等.長(zhǎng)周期地震動(dòng)作用下高層隔震結(jié)構(gòu)減震性能試驗(yàn)研究[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào),2017,30(05):806-816.
Wu Yingxiong,Yan Guiyun,Shi Wenlong,et al. Experimental study on the seismic-reduction performance of high-rise isolated structure under long-period ground motions[J].Journal of Vibration Engineering,2017,30(05):806-816.
[6] 韓 淼,段燕玲,孫 歡,等.近斷層地震動(dòng)特征參數(shù)對(duì)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響分析[J].土木工程學(xué)報(bào),2013,46(06):8-13.
Han Miao, Duan Yanling, Sun Huan, et al. Influence of characteristics parameters of near-fault ground motions on the seismic responses of base-isolated structures[J]. China Civil Engineering Journal, 2013, 46(06):8-13.
[7] 杜永峰,徐天妮,洪 娜.不同震源機(jī)制的近斷層脈沖型地震動(dòng)頻譜特性及強(qiáng)度指標(biāo)研究[J].土木工程學(xué)報(bào),2017,50(05):81-87.
Du Yongfeng, Xu Tianni, Hong Na. Spectral and intensity indices of near-fault ground motions based on different focal mechanisms[J]. China Civil Engineering Journal, 2017, 50(05): 81-87.
[8] Jangid R S. Optimum lead-rubber isolation bearings for near-fault motions[J]. Engineering Structures,2006,29(10): 2503-2513.
[9] Calugaru V, Panagiotou M. Seismic response of 20-story base-isolated and fixed-base reinforced concrete structural wall buildings at a near-fault site[J]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2014, 43(6):927-948.
[10] 王 棟,周 穎,呂西林.組合基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及近斷層地震反應(yīng)分析[J].建筑結(jié)構(gòu),2016,46(11):66-71.
Wang Dong, Zhou Ying, Lv Xilin. Design of structure with combined base-isolation system and response analysis of near-fault earthquake[J]. Building Structure, 2016, 46(11): 66-71.
[11] Loh C H, Wan S, Liao W I. Effects of hysteretic model on seismic demands: Consideration of near-fault ground motions[J]. The Structural Design of Tall Buildings, 2002, 11(3): 155-169.
[12] 吳倩蕓, 何文福, 劉文光,等. 鉛芯橡膠隔震支座大變形硬化模型及隔震結(jié)構(gòu)彈塑性分析研究[J]. 振動(dòng)與沖擊, 2017, 36(15):90-97.
WU Qianyun, HE Wenfu, LIU Wenguang, et al. Large deformation hardening model of lead rubber bearings and elastic-plastic analysis for a structure with seismic isolation[J]. Journal of Vibration and Shock, 2017, 36(15): 90-97.
Abstract: The horizontal pulse motions of acceleration featured by long period, short duration and high energy in near-fault ground motions would exert the adverse impacts on the seismic performance of the long-period base-isolated high-rise structures, resulting in the excessive deformation of the LRB. The shear-compression failure of the isolation bearing would be caused under the cooperative action of large surface pressure and the excessive deformation. Furthermore, the soil-structure interaction (SSI) would result in the dynamic coupling effect, which may further amplify the seismic response of the isolated structure. To this end, a new-type composite isolation system that combined slide bearings and reset devices is presented, in which the slide plate bearings is used to resist large vertical load, and because of no bearing vertical load the reset devices get greater deformation capacity and act as a self-reset function of the shock isolation layer. Then, the impacts of near-fault pulse ground motions on the base-isolated high-rise structures are revealed, and the damage mechanism of the isolation system is examined. Further, based on the sway-rocking model, the effects of different site types and different ground motion types on the dynamic response of the isolation system are analyzed. The results show that the excessive deformation of the LRB system subjected to near-fault rarely ground motions are caused, resulting in the failure of the lead rubber system. The new-type composite isolation system can ensure the effectiveness of isolation subjected to near-fault pulse ground motions, and has good seismic absorption performance which is worse than that under ordinary ground motion. For Ⅲ and Ⅳ sites, the interstory drift ratios increase obviously with the soil softening because of the SSI effect weakening the stiffness of the seismic isolation system.
Key words: composite isolation; near-fault pulse ground motions; shock absorption performance; soil-structure interaction
作者簡(jiǎn)介: 潘欽鋒(1975-),男,碩士,副教授。 電話(huà):13338283456;E-mail:phnpan@163.com
通訊作者: 吳應(yīng)雄(1969-),男,博士,博導(dǎo),副教授。電話(huà): 13950075100;E-mail: wyxfz2006@163.com