Pushover分析方法在RC框架隔震结构的应用研究

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隔震技术可大大提高结构抗震性能,在国内外应用日益广泛,但目前隔震设计方法必须采用多条地震波进行设防地震下的时程分析,以确定隔震效果。而Pushover分析方法作为结构抗震性能评估的静力非线性方法,具有方法简便、快速等优点,对于隔震结构的大震性能评价以及设计优化具有更大的应用价值。但当前Pushover分析应用研究仅限于传统抗震结构,针对隔震结构的研究还非常少见。未来学校校舍将成为隔震技术应用热点,基于此,本文以RC框架隔震结构为主要研究对象。首先探究其适宜的Pushover分析方法,并经过非线性时程动力分析验证。接下来讨论了该方法进行隔震快速设计校核和优化的有效性。同时也确认了RC框架隔震结构大震、超大震下的抗震性能优异性。本文首先对高烈度区的5层和7层的RC框架非隔震结构,进行了采用倒三角加载和均匀两种不同加载方式的Pushover分析,并进行了采用选取了7条地震波(2条人工波5条天然波)的大震非线性时程分析,将二者结果进行对比分析。结果表明:对于RC框架非隔震结构,采用倒三角加载方式的Pushover方法比采用均匀加载的计算分析结果精度更高,可满足大震下结构抗震性态分析的精度要求。接着针对相应的5层和7层RC框架隔震结构模型,进行了同样的对比分析。结果表明:对于RC框架隔震结构,采用均匀加载模式的Pushover分析在层间位移、隔震层位移等指标与非线性动力时程分析结果基本一致。与倒三角加载方式相比,Pushover方法的均匀分布加载方式明显精度更高,可满足隔震模型大震下抗震性能评价的精度要求。与非隔震结构相比,隔震结构层间位移和层间剪力大大降低,大震下其上部结构抗震性能仍处于基本弹性状态。采用均匀加载的Pushover分析方法是多层RC框架隔震结构抗震性能评估和优化设计的有效方法。考虑到部分重要建筑“巨震不倒”的要求,又运用Pushover分析方法对前述的RC框架隔震结构进行了极罕遇地震校核验算,结果表明,5层结构隔震层位移验算不满足要求,7层结构验算满足要求。这说明隔震结构在巨震下支座水平极限变形能力可能成为设计的控制关键因素,存在隔震层失效风险。最后比较了在极罕遇地震作用下,5层、7层框架非隔震与隔震结构的抗震性能差异。在极罕遇地震下,5层、7层的非隔震结构均发生倒塌,而相应的隔震结构仅处于中等破环的程度,充分实现“巨震不倒”,最大程度保障生命财产安全。同时也验证了Pushover方法对于隔震结果的设计校核、优化设计以及抗震性能评价的有效性。
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