2022年泸定地震某隔震建筑内非结构构件震害模拟分析

2022年9月5日四川泸定地震中,位于震中近断层场地的一栋采用隔震设计的建筑内部非结构构件发生不同程度的破坏。非结构构件作为整体结构经济价值最重要的组成部分,减小其地震损伤对于建筑震后功能恢复至关重要。为此,在介绍该建筑内部非结构构件主要震害的基础上,采用二阶段级联方法对非结构件在地震中的具体运动响应进行模拟。第1阶段,在Etabs中建立一8层框架–剪力墙结构有限元模型,基于实测邻近台站近断层强震记录的非线性地震反应分析,模拟该建筑各楼层地震响应;第2阶段,以建筑内部文件柜等常见浮放式非结构构件为原型,在OpenSees中建立零长度转角弹簧模型,以上一阶段的结构楼面加速度响应作为输入,模拟建筑内部不同尺寸高宽比非结构构件的摇晃与倾覆响应,并同时考虑水平单向输入与水平–竖向双向输入两种方式,重点考察近断层地震强竖向分量的影响。结果表明:隔震层能有效降低上部结构的水平楼面加速度响应,但竖向楼面峰值加速度相比竖向地面峰值加速度被显著放大;水平与竖向激励同时输入下浮放式设备的摇晃角度与倾覆概率大于水平单向激励输入的情况,考虑竖向激励的作用后会增大浮放式设备的倾覆破坏风险。因此,在近断层场地进行建筑抗震设计时,强竖向地面运动对建筑内部非结构构件的影响不容忽视。

近断层地震强竖向分量影响下浮放式设备滑移响应研究

现阶段基于性能的抗震设计理念要求关注非结构构件和主要功能设备在地震作用下造成的经济损失。随着城镇化的发展,公共类建筑与工业建筑结构不可避免的需建设在近断层场地与地区。近断层地震具有强竖向分量的特征,对非结构构件与设备的地震损伤的影响还鲜有研究。本文主要关注浮放式非结构构件的地震损伤,具体以简化为规则体型的加速度敏感型非结构构件为研究对象,采用与竖向目标谱匹配的近断层非脉冲和脉冲地震动作为竖向地震输入得到的楼层加速度时程作为荷载激励。考察多维地震输入、地震动脉冲特性、楼层高度、楼面摩擦系数等因素对浮放设备地震滑移响应的影响规律。研究发现,相比仅考虑水平单向输入,近断层地震的水平与竖向同时输入有增大浮放式设备滑移幅值的作用,对建设在近断层场地的建筑结构需考虑强竖向地震动分量对浮放式设备损伤的影响。

近断层双向地震作用组合下非结构构件损伤评价

随着非结构构件和设备占总经济投入的比例不断提高,愈发需要关注非结构构件和设备在地震下的损失情况。本文将一8层框架结构的第2层所在楼层的单向和双向加速度各20组作为输入激励,同时考虑摩擦系数、竖向加速度强度以及高宽比对设备运动响应的影响。为研究考虑竖向加速度后设备的损失情况,采用4层和8层结构的楼层水平峰值加速度和楼层组合峰值加速度作为工程需求参数计算设备损失。分析结果表明考虑楼层竖向加速度后设备的运动状态会变得更加不安全,设备损失比也会明显大于只考虑水平加速度引起的损失比,且8层结构的损失比低于4层结构。