相鄰建筑物地震碰撞研究.pdf

1、相鄰建筑物碰撞是指地震作用下其間距無法滿足相對位移要求時(shí)造成的側(cè)向撞擊,常常導(dǎo)致或加劇結(jié)構(gòu)破壞。目前,我國城鎮(zhèn)現(xiàn)存建筑,尤其是臨街建筑中多數(shù)防震縫寬度不足甚至為零。國內(nèi)外近年的幾次地震表明,這些建筑在強(qiáng)烈地震作用下,極易發(fā)生碰撞破壞,造成生命和財(cái)產(chǎn)巨大損失。因此,開展相鄰建筑地震碰撞破壞研究,發(fā)展相鄰建筑抗震能力評估方法具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。針對相鄰建筑地震碰撞破壞問題,本文主要進(jìn)行了兩方面研究。首先,推導(dǎo)了考慮屈曲的鋼筋本

2、構(gòu)方程,基于纖維模型建立鋼筋混凝土框架梁柱單元,模擬了清華大學(xué)公布的一個(gè)框架結(jié)構(gòu)邊柱擬靜力試驗(yàn)加載過程;與試驗(yàn)結(jié)果對比表明,本文建立的梁柱單元模型能滿足計(jì)算要求;選取Hertz-damp接觸單元模型,推導(dǎo)了考慮碰撞的結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程;提出變積分步長法,兼顧了計(jì)算效率和碰撞模擬精度;模擬了相鄰鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震碰撞過程,編寫后處理程序,顯示梁柱單元破壞指數(shù)的變化過程,分析了碰撞破壞致災(zāi)原因;研究了相鄰建筑結(jié)構(gòu)破壞指數(shù)與其間距的關(guān)系,給出相

3、鄰建筑間距取值方法。其次,本文提出相鄰建筑物碰撞譜的概念,分析了碰撞譜的影響因素和特征,可為相鄰建筑物抗震能力評估以及防撞、加固措施研究提供參考。本研究分為兩個(gè)部分：
　?、逑噜忎摻罨炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)碰撞過程模擬。碰撞過程分析表明,多數(shù)情況下隨防震縫的加寬,碰撞力幅值和碰撞次數(shù)降低,結(jié)構(gòu)破壞程度減輕;隨著 PGA的增大,碰撞力的幅值增加,碰撞次數(shù)增多;碰撞力峰值與PGA基本呈線性關(guān)系,說明PGA對結(jié)構(gòu)碰撞影響很大;當(dāng)碰撞力峰值較高時(shí),

4、結(jié)構(gòu)的側(cè)向振動(dòng)主振型會(huì)發(fā)生改變;碰撞會(huì)使得結(jié)構(gòu)水平加速度反應(yīng)放大,高頻成分會(huì)增多,并且產(chǎn)生方向性差異;碰撞對結(jié)構(gòu)水平位移反應(yīng)的影響明顯小于加速度,位移反應(yīng)的主要特征就是單方向位移受限;單元破壞指數(shù)分析表明,防震縫較小時(shí)碰撞會(huì)造成相鄰結(jié)構(gòu)局部或整體破壞程度加重;分析結(jié)構(gòu)破壞指數(shù)與相鄰結(jié)構(gòu)間距的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)在小于無碰撞間距的一定區(qū)間內(nèi)時(shí),結(jié)構(gòu)的破壞指數(shù)稍微降低或稍微增加,基本保持不變,本文認(rèn)為此區(qū)間內(nèi)結(jié)構(gòu)破壞程度不變,建議相鄰結(jié)構(gòu)間距取該區(qū)間

5、的最小值,算例表明本文建議間距比無碰撞間距縮小10％左右,可節(jié)約土地成本,給設(shè)計(jì)施工帶來方便。
　　㈡相鄰建筑碰撞譜研究。碰撞譜既能反映地震動(dòng)的特征,也能考慮相鄰建筑之間碰撞對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響。選取76條最不利設(shè)計(jì)地震動(dòng)進(jìn)行碰撞譜計(jì)算,主要在彈性范圍內(nèi)研究了不同參數(shù)對碰撞譜的影響,為近似估計(jì)碰撞影響提供參考。分析表明防震縫寬度和PGA對碰撞譜曲面的影響與時(shí)程分析結(jié)果一致。當(dāng)質(zhì)量、阻尼比、延性系數(shù)相同時(shí),若不考慮地震動(dòng)輸入相位差,