巖溶區(qū)框架結構地震破壞機理研究.pdf

1、我國大約三分之一的國土面積上分布著巖溶地質，隨著經濟的發(fā)展，越來越多的基礎設施將不可避免地在巖溶地區(qū)開展建設，針對巖溶地區(qū)獨特的地質條件，開展巖溶區(qū)建筑抗震研究也日益得到重視?，F(xiàn)在主流的抗震設計方法仍沿用傳統(tǒng)的設計思路，即把地基、基礎、上部結構進行單獨的抗震分析，同時也缺乏對地震作用下結構破壞機理的研究，這樣得出的研究結果和實際情況有所出入，也不能提高巖溶區(qū)的建筑抗震性能。因此，開展巖溶區(qū)建筑地震破壞機理的研究是很有必要的。
　　

2、本文在總結前人研究成果的基礎上，通過分析巖溶地基-筏板基礎-框架結構的共同作用和破壞模式來研究其破壞機理，主要工作有:
　　(1)總結了結構抗震理論的發(fā)展情況，說明今后的研究熱點是基于性能或位移的抗震設計思想;通過總結塑性鉸研究的發(fā)展情況來簡要說明鋼筋混凝土結構的地震破壞機理，其破壞模式主要有梁鉸模式、柱鉸模式和梁柱混合鉸模式。
　　(2)分別從地基、基礎和上部結構三個方面的分析方法來詳細闡述共同作用分析方法的原理，地基剛度

3、、基礎剛度和上部結構層數都能對共同作用體系的地震響應造成影響，選擇合適的地基、基礎、上部結構參數才能增強結構體系的抗震性能。
　　(3)總結了巖溶地基、巖溶區(qū)地震破壞的特點及其建筑抗震能力的措施。巖溶區(qū)廣泛分布著易被水溶解的碳酸鹽巖和含有土洞的紅黏土層，降低了地基承載力，巖溶地質在地震作用下容易產生巖溶塌陷、地裂縫等危害建筑安全的災害，同時巖溶區(qū)低矮建筑的自振周期接近于地震波的卓越周期容易發(fā)生更大的破壞。提高巖溶區(qū)的建筑抗震能力，

4、主要從巖溶地質的特點著手，盡量避開承載力低的場地，或對巖溶地基進行處理以提高地基承載力。
　　(4)建立巖溶地基-筏板基礎-12層框架結構的共同作用模型、非巖溶地基-筏板基礎-12層框架結構的共同作用模型以及不考慮地基的筏板基礎-12層框架結構的固基假定模型。先對比巖溶地基和非巖溶地基時上部結構地震反應，結果表明考慮巖溶地基時上部結構的計算結果大于考慮非巖溶地基;再對比共同作用模型和固基假定模型的地震反應，結果表明共同作用模型的計

5、算結果大于固基假定模型。這說明考慮巖溶地基的作用和考慮共同作用的設計方法都可以使結構受地震作用時偏于安全。
　　(5)通過對巖溶地基-筏板基礎-5層框架結構的共同作用模型和對應的筏板基礎-5層框架結構的固基假定模型進行地震反應分析，得出了以下結論:在多遇地震下，共同作用模型的層間位移角峰值和樓層位移均大于固基假定模型，且前者的層間位移角峰值超過了規(guī)范規(guī)定的彈性限值，進入了彈塑性階段，有著破壞的危險。這說明傳統(tǒng)的固基假定設計方法忽略

6、了結構進入彈塑性狀態(tài)的危險，更容易引發(fā)結構的地震破壞;在罕遇地震下，兩個模型的地震波加載末樓層位移以及層間位移角峰值沒有太大差距，而且沒有超過規(guī)范規(guī)定的限值，這說明共同作用設計方法對結構在罕遇地震下的抗震性能改變幫助不大;兩個模型在罕遇地震下，大部分構件都將進入彈塑性狀態(tài)，分別對它們的塑性區(qū)發(fā)展過程進行研究后，可以看出共同作用模型的塑性區(qū)發(fā)展符合“強柱弱梁”的屈服機制，而固基假定模型的框架柱出現(xiàn)了太多塑性區(qū)，框架柱承受了太多的地震能量會