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造成的側向撞擊,常常導致或加劇結構破壞。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。國內外近年的幾次地震表明,這些建筑在強烈地震作用下,極易發(fā)生碰撞破壞,造成生命和財產(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用價值。針對相鄰建筑地震碰撞破壞問題,本文主要進行了兩方面研究。首先,推導了考慮屈曲的鋼筋本

2、構方程,基于纖維模型建立鋼筋混凝土框架梁柱單元,模擬了清華大學公布的一個框架結構邊柱擬靜力試驗加載過程;與試驗結果對比表明,本文建立的梁柱單元模型能滿足計算要求;選取Hertz-damp接觸單元模型,推導了考慮碰撞的結構動力方程;提出變積分步長法,兼顧了計算效率和碰撞模擬精度;模擬了相鄰鋼筋混凝土框架結構地震碰撞過程,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原因;研究了相鄰建筑結構破壞指數(shù)與其間距的關系,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。本研究分為兩個部分：
　　㈠相鄰鋼筋混凝土框架結構碰撞過程模擬。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,結構破壞程度減輕;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基本呈線性關系,說明PGA對結構碰撞影響很大;當碰撞力峰值較高時,

4、結構的側向振動主振型會發(fā)生改變;碰撞會使得結構水平加速度反應放大,高頻成分會增多,并且產(chǎn)生方向性差異;碰撞對結構水平位移反應的影響明顯小于加速度,位移反應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,防震縫較小時碰撞會造成相鄰結構局部或整體破壞程度加重;分析結構破壞指數(shù)與相鄰結構間距的關系,發(fā)現(xiàn)在小于無碰撞間距的一定區(qū)間內時,結構的破壞指數(shù)稍微降低或稍微增加,基本保持不變,本文認為此區(qū)間內結構破壞程度不變,建議相鄰結構間距取該區(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,給設計施工帶來方便。
　?、嫦噜徑ㄖ鲎沧V研究。碰撞譜既能反映地震動的特征,也能考慮相鄰建筑之間碰撞對結構地震反應的影響。選取76條最不利設計地震動進行碰撞譜計算,主要在彈性范圍內研究了不同參數(shù)對碰撞譜的影響,為近似估計碰撞影響提供參考。分析表明防震縫寬度和PGA對碰撞譜曲面的影響與時程分析結果一致。當質量、阻尼比、延性系數(shù)相同時,若不考慮地震動輸入相位差,