大跨异形钢连廊连体结构振动台试验研究

为研究高烈度区大跨异形钢连廊连体结构的抗震性能,开展1/30缩尺模型的模拟地震振动台试验。通过33个工况,分析连体结构的破坏特征、动力特性、加速度、位移和应变响应。结果表明:8度多遇和设防地震作用下,连体结构未发生破坏,自振频率无明显改变,基本为弹性状态;随着地震动强度的增大,连体结构的损伤逐渐累积,自振频率逐渐下降,主楼和附楼I的加速度放大系数逐渐减小,钢连廊与附楼I连接处发生微小裂缝,钢连廊跨中的竖向加速度放大系数先减小后增大,同时钢连廊对竖向振动放大效应明显,且带有明显的扭转反应;8度罕遇地震作用下,主楼和附楼I的剪力墙、框架柱出现裂缝,钢连廊与附楼I连接处的破坏加剧,其竖向自振频率下降了3.37%。连体结构的薄弱处位于钢连廊与附楼I的连接处,该处发生局部锚固破坏。连体结构的层间位移角未超过抗震规范的限值,满足"小震不坏"和"大震不倒"的抗震设防要求。

基于试验的大跨异形钢连廊连体结构地震易损性分析

为研究大跨异形钢连廊连体结构的地震易损性,以某实际工程为研究背景,首先分别定义连体结构中的框架剪力墙结构、橡胶支座端和预埋锚固端的极限状态与损伤指标,并采用有限元软件SAP2000建立分析模型。其次,根据结构所在的场地条件,选取了24条地震动记录,并对结构进行三向地震激励下的增量动力分析。在此基础上,以最大层间位移角、橡胶支座的剪切应变和预埋锚固端的损伤因子作为结构地震需求参数,以地面峰值加速度作为地震动强度参数,根据增量动力分析的结果,得到大跨异形钢连廊连体结构的地震易损性曲线。最后,采用振动台试验对易损性分析结果进行验证。结果表明:在8度罕遇地震时,主楼、附楼I、橡胶支座端及角钢预埋锚固端发生毁坏的超越概率分别为0.8%、0.3%、0及47.7%,整体结构发生毁坏的超越概率上界为48.4%,下界为47.7%。这说明用局部结构的地震易损性来评价整体结构的地震易损性是偏于不安全的。易损性分析结果也显示连体结构易发生损坏的部位依次是预埋锚固端、主楼、附楼I和橡胶支座端,这与振动台试验结果相同。建议在设计中加强连体结构的锚固端,保证其可靠连接。

基础隔震大跨异形钢连廊连体结构地震易损性分析

针对地震中大跨连廊与主体结构连接处容易破坏的特征,以某大跨异形钢连廊连体结构为研究对象,开展基础隔震与非隔震连体结构的地震易损性对比分析。首先,对原连体结构进行基础隔震设计,并采用有限元软件SAP2000分别建立隔震与非隔震连体结构的数值模型。然后,定义隔震连体结构中框架-剪力墙结构、连廊橡胶支座端、连廊预埋锚固端和基础隔震支座的损伤指标,并选取24条地震动记录,对隔震连体结构进行了三向地震激励下的增量动力分析。最后,对隔震与非隔震大跨异形钢连廊连体结构局部和整体的地震易损性进行对比。结果表明:在8度罕遇地震作用下,基础隔震连体结构中各损伤指标出现毁坏的超越概率值较非隔震连体结构减小,其中连廊预埋锚固端出现毁坏的超越概率减小46.19%;结构整体出现毁坏的超越概率的上、下界分别减少72.56%与82.62%。这说明基础隔震能显著降低连体结构地震时发生损坏的概率,提高连体结构的抗震性能。易损性分析结果显示隔震连体结构易发生损坏的部位依次是基础隔震支座、连廊预埋锚固端、主楼、附楼I和连廊橡胶支座端,这个顺序与非隔震的连体结构基本一致。因此,建议在连体结构的隔震设计中,宜采用具有高剪切应变的基础隔震支座,并仍需加强连廊锚固端的连接措施。