上下盤(pán)斷層參數(shù)對(duì)RC框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)研究(I：非隔震)

汪大洋, 張永山, 唐承志, 韓啟浩(廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院, 廣州 510006)

中國(guó)自20世紀(jì)以來(lái)發(fā)生800次6級(jí)以上地震、15次8級(jí)以上地震，遍布除貴州、浙江兩省和香港特別行政區(qū)以外所有的省、自治區(qū)、直轄市[1-2]。在歷次地震中，近斷層地震尤為凸顯，且破壞力大，汶川大地震中死亡超6.9萬(wàn)，損失8 452億元，且猶以震中斷層附近區(qū)域地震造成的震災(zāi)最為嚴(yán)重，汶川縣處于地震發(fā)生的中心，在震中斷層附近，地震損失最為慘重。雖然《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2010)[3]規(guī)定，重要的建筑(如核電站，生命線(xiàn)工程、大型公共建筑等)應(yīng)避開(kāi)斷層附近，但目前對(duì)于地震預(yù)測(cè)水平仍然有限，地震發(fā)生機(jī)理并沒(méi)有完全掌握，且斷裂層帶具有潛伏性，在一些近斷層區(qū)域不可避免地修建房屋、橋梁等工程結(jié)構(gòu)。

李爽等[4]選取集集地震、阪神地震、Northridge 地震等近場(chǎng)地震動(dòng)記錄72條，對(duì)10層框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明上下盤(pán)地震動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響較大。楊迪雄等[5]選取臺(tái)灣集集地震上下盤(pán)地震動(dòng)18條，以12層短肢剪力墻住宅建筑為研究對(duì)象，分析了在上下盤(pán)地震作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，結(jié)果表明上下盤(pán)基底剪力比值為1.48，說(shuō)明上盤(pán)效應(yīng)能明顯增大短周期剪力墻結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)。Abrahamson等[6]在研究美國(guó)北嶺地震時(shí)發(fā)現(xiàn)，斷層上下錯(cuò)動(dòng)時(shí)上盤(pán)地震動(dòng)具有大的加速度峰值和大的輸入能量，且峰值衰減緩慢，在傳播過(guò)程中會(huì)放大地面運(yùn)動(dòng)。Lu[7]基于彈性和非彈性能量響應(yīng)，研究了汶川地震波的持續(xù)時(shí)間和頻譜特性的差異，發(fā)現(xiàn)當(dāng)斷層距小于30 km時(shí)，上盤(pán)地震動(dòng)的持時(shí)要低于平均水平，平均輸入能量受地震動(dòng)持續(xù)時(shí)間的影響，上盤(pán)輸入能量遠(yuǎn)大于下盤(pán)輸入能量?？梢?jiàn)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)結(jié)構(gòu)上下盤(pán)地震動(dòng)效應(yīng)的研究已經(jīng)取得了卓有成效的成果，對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展方面工作就有很高的參考價(jià)值。然而，限于目前所獲得的近端層上下盤(pán)地震動(dòng)數(shù)量和近端層區(qū)域建筑物的破壞資料較少，對(duì)于上下盤(pán)地震動(dòng)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，大多停留在地震動(dòng)本身的研究及在部分現(xiàn)象觀察的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論。為此，本文以涵蓋常見(jiàn)周期范圍的四種框架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，旨在系統(tǒng)分析震級(jí)、土體剪切波速、傾角及上界埋置深度等上下盤(pán)斷層參數(shù)對(duì)其動(dòng)力響應(yīng)的影響，研究成果可為工程結(jié)構(gòu)上下盤(pán)地震動(dòng)效應(yīng)研究及其分析設(shè)計(jì)提供參考。

1 結(jié)構(gòu)模型建立

為較為系統(tǒng)的考察上下盤(pán)地震動(dòng)對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的影響，本文設(shè)計(jì)涵蓋基本周期范圍內(nèi)的四種框架結(jié)構(gòu)(即4層、8層、12層和16層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，分別采用RC4、RC8、RC12、RC16表達(dá))，基本風(fēng)壓均為0.35 kN/m2，地面粗糙度C類(lèi)，II類(lèi)場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，鋼筋HRB400，箍筋選用HPB235，混凝土保護(hù)層厚度均為30 mm，結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)固接，梁柱之間為剛接。表1給出了結(jié)構(gòu)的基本尺寸參數(shù)。圖1顯示了采用ETABS軟件建立的RC8和RC16三維有限元計(jì)算模型。

表1 四種框架結(jié)構(gòu)基本尺寸參數(shù)

(a)RC8(b)RC16

圖1 結(jié)構(gòu)有限元模型

Fig.1 The finite element model

表2給出了4種結(jié)構(gòu)前六階振型及振型質(zhì)量參與系數(shù)，表3給出了結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)與規(guī)范限值之間的關(guān)系。由表2、3可以看出，四種結(jié)構(gòu)周期均在框架結(jié)構(gòu)常見(jiàn)設(shè)計(jì)周期范圍內(nèi)，振型質(zhì)量參與系數(shù)滿(mǎn)足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)層間位移角、位移比、軸壓比亦滿(mǎn)足規(guī)范限值要求。因此，所建模型是合理的，能夠確?；谠撃Ｐ瓦M(jìn)行后續(xù)動(dòng)力時(shí)程分析所取得結(jié)果的可靠性。

表2 四個(gè)模型前六階振型與振型參與系數(shù)

表3 結(jié)構(gòu)最大層間位移角、位移比、軸壓比取值

2 上下盤(pán)地震動(dòng)研究

2.1 上下盤(pán)地震動(dòng)擬合方法優(yōu)選

目前，太平洋地震工程研究中心(Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER)聯(lián)合美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(U.S. Geological Survey, USGS)和南加州地震中心(Southern California Earthquake Center, SECE)共同發(fā)起的NGA計(jì)劃代表了當(dāng)前地震動(dòng)衰減關(guān)系研究的前沿，其提出的代表性地震動(dòng)衰減關(guān)系模型有ASK[8]、CB[9]和CY模型[10]。為研究三種不同模型對(duì)實(shí)際上下盤(pán)地震動(dòng)記錄的擬合情況，進(jìn)行優(yōu)選研究工作，以確定最優(yōu)的上下盤(pán)地震動(dòng)擬合模型。

ASK由Abrahamson、Silva和Kamai提出，以加速度反應(yīng)譜值與震級(jí)和距離的衰減關(guān)系為基本模型，考慮震級(jí)范圍為3.0～8.5、斷層距為0～300 km

(1)

式中：f1，f4，f5，f6，f7，f8，f10，f11分別為基本模型、上下盤(pán)模型、場(chǎng)地反應(yīng)模型、斷層上界埋置深度模型、逆斷層模型、正斷層模型、土層深度模型、余震模型；M為震級(jí)；RRUP為斷層距；dip為斷層傾角；Rx為場(chǎng)地水平距離；W為斷層寬度；ZTOR為斷層上界埋置深度；RJB為離斷層最近的水平距離；CRJB為余震距離；sa1180為VS30=1 180 m/s時(shí)峰值加速度；VS30為土體剪切波速；FRV，F(xiàn)NM，F(xiàn)AS，F(xiàn)HW分別為逆斷層、正斷層、主余震、上下盤(pán)。

CB模型是由Campbell和Bozorgnia提出，考慮震級(jí)范圍為3.0～8.5、斷層距為0～300 km，考慮正逆斷層等不同斷層機(jī)制、場(chǎng)地反應(yīng)和震源深度模型、盆地效應(yīng)、上下盤(pán)因子、斷層傾角模型等，最終得到0～10 s范圍內(nèi)的反應(yīng)譜

(2)

式中：Y為加速度峰值或加速度反應(yīng)譜值，fmag為震級(jí)模型，fdis為距離模型，ffit斷層類(lèi)型模型，fhng上下盤(pán)模型，fsite場(chǎng)地模型，fsed盆地反應(yīng)模型，fhyp震源深度模型，fdip斷層傾角模型，fatn非彈性衰減模型。

CY模型是由Chiou和Youngs提出，考慮震級(jí)范圍為3.5～8.5、斷層距為0～300 km，考慮正逆斷層等不同斷層機(jī)制、場(chǎng)地反應(yīng)和震源深度模型、盆地效應(yīng)、上下盤(pán)因子、斷層傾角模型等，最終得到0～10 s范圍內(nèi)的反應(yīng)譜

φ5(1-e-ΔZ1.0/φ6)+ηi+εj

(3)

式中：yij為地震i在j位置處的地震動(dòng)幅值，yrefij為剪切波速為1 130 m/s的地震動(dòng)幅值中位數(shù)，F(xiàn)HW為上盤(pán)模型，VS30j為土體深度為30 m處平均剪切波速，φ1，φ2，φ3，φ4，φ5，φ6為修正系數(shù)，ηi和εj為模擬地震動(dòng)的偶然誤差，Z1.0為剪切波速等于1.0 km/s時(shí)的深度。

為探討三種模型在擬合上下盤(pán)地震動(dòng)上的差異性，選取最優(yōu)的模型用于本文的研究工作，將NGA數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄到的622條上下盤(pán)地震動(dòng)(上盤(pán)地震動(dòng)數(shù)量327條，下盤(pán)295條)，分別按照ASK、CB、CY模型計(jì)算式(1)～(3)進(jìn)行擬合，并采用擬合預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的隨機(jī)誤差yi及其平均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ進(jìn)行對(duì)比分析：

yi=ln(預(yù)測(cè)值/實(shí)際值)=ln(預(yù)測(cè)值)-

ln(實(shí)際值)

(4)

(5)

(6)

式中：N為地震動(dòng)數(shù)量。

圖2、3顯示了622條上盤(pán)和下盤(pán)地震動(dòng)分別采用ASK、CB、CY模型擬合得到的隨機(jī)誤差分布圖，表4、5給出了相應(yīng)隨機(jī)誤差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。由此可見(jiàn)，三種模型隨機(jī)誤差的計(jì)算結(jié)果顯示其值均處于-2.5～2.5的范圍內(nèi)，且絕大部分在-1～1的范圍內(nèi)，說(shuō)明三種模型均能較好地?cái)M合上下盤(pán)地震動(dòng)。但進(jìn)一步查看隨機(jī)誤差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，可以發(fā)現(xiàn)ASK模型相對(duì)于CB和CY模型，擬合結(jié)果最優(yōu)：如其對(duì)上盤(pán)327條地震動(dòng)擬合的均值分別為0.105(T=0.3 s)和0.047(T=3 s)，約為CB和CY模型的1/2；對(duì)下盤(pán)295條地震動(dòng)的擬合結(jié)果亦是如此，CB模型擬合的均值是ASK模型的2.16倍(T=0.3 s)和2.6倍(T=3 s)，CY模型是ASK模型的2.82倍(T=0.3 s)和3.03倍(T=3 s)。因此，三個(gè)模型在T=0.3 s和T=3 s兩個(gè)時(shí)刻的模擬值和實(shí)際值的誤差和標(biāo)準(zhǔn)差具有類(lèi)似的規(guī)律，且ASK模型對(duì)上下盤(pán)地震動(dòng)的擬合結(jié)果誤差最小，因而在后續(xù)分析中將采用對(duì)上下盤(pán)地震動(dòng)隨機(jī)誤差、均值和標(biāo)準(zhǔn)差的模擬結(jié)果最優(yōu)的ASK模型，以該模型為基礎(chǔ)構(gòu)造上下盤(pán)地震動(dòng)。

(a) ASK模型

(b) CB模型

(c) CY模型

時(shí)間模型T=0.3sT=3s上盤(pán)下盤(pán)上盤(pán)下盤(pán)記錄數(shù)均值標(biāo)準(zhǔn)差記錄數(shù)均值標(biāo)準(zhǔn)差記錄數(shù)均值標(biāo)準(zhǔn)差記錄數(shù)均值標(biāo)準(zhǔn)差A(yù)SK3270.1050.7422950.1651.5693270.0470.9262950.0611.235CB3270.2060.8512950.3572.6593270.1350.8562950.1592.356CY3270.2370.8882950.4652.3583270.1640.8952950.1852.226

2.2 上下盤(pán)地震動(dòng)擬合

斷層的地質(zhì)特性包含有斷層的寬度、長(zhǎng)度、場(chǎng)地類(lèi)別，斷層的動(dòng)力特性包含震級(jí)、破裂方向、應(yīng)力降、震源機(jī)制、斷層破裂幾何特征等。在模擬上下盤(pán)地震動(dòng)，選擇ASK衰減模型對(duì)上下盤(pán)地震動(dòng)進(jìn)行模擬，參考目前現(xiàn)有實(shí)際上下盤(pán)地震動(dòng)，選取四個(gè)重要的斷層參數(shù)，分別為震級(jí)、斷層傾角、土體剪切波速、斷層上界埋置深度。選取沿平行斷層方向，從10 km場(chǎng)地距離開(kāi)始設(shè)定，每隔10 km設(shè)定一個(gè)場(chǎng)地距離，最大場(chǎng)地距離設(shè)定為40 km，共設(shè)定8個(gè)場(chǎng)地距離分別為-40 km、-30 km、-20 km、-10 km、10 km、20 km、30 km、40 km，其中-40 km、-30 km、-20 km、-10 km為下盤(pán)場(chǎng)地距離，10 km、20 km、30 km、40 km為上盤(pán)距離。圖3給出了場(chǎng)地設(shè)定點(diǎn)具體分布圖。

圖3 觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置示意圖

在ASK斷層模型的基礎(chǔ)上，設(shè)置了5個(gè)不同震級(jí)(4級(jí)～8級(jí)，間隔1級(jí)，每個(gè)震級(jí)8條地震波，合計(jì)40條)、5個(gè)土體剪切波速(200 mm/s～1 000 mm/s，間隔200 mm/s，每個(gè)剪切波速8條地震波，合計(jì)40條)、5個(gè)斷層傾角(10°～90°，間隔20°，每個(gè)斷層傾角8條地震波，合計(jì)40條)、5個(gè)上界埋置深度(0 km～12 km，間隔3 km，每個(gè)埋置深度8條地震波，合計(jì)40條)，共擬合得到上盤(pán)和下盤(pán)各80條地震動(dòng)，地震動(dòng)持時(shí)40 s，時(shí)間間隔0.02 s。圖4分別為上下盤(pán)地震動(dòng)擬合反應(yīng)譜曲線(xiàn)與實(shí)際地震動(dòng)反應(yīng)譜曲線(xiàn)之間的對(duì)比，可見(jiàn)二者具有很好的吻合度，說(shuō)明基于ASK模型擬合生成的地震動(dòng)是合理可信的。

(a) 下盤(pán)20 km-震級(jí)6

(b) 上盤(pán)10 km-上界埋置深度12 km

2.3 斷層參數(shù)對(duì)上下盤(pán)效應(yīng)的影響分析

定義上下盤(pán)地震動(dòng)峰值加速度比值：上下盤(pán)效應(yīng)=上盤(pán)峰值加速度/下盤(pán)峰值加速度，比值越大，表示上下盤(pán)效應(yīng)越明顯(斷層傾角、土體剪切波速、上界埋置中上下盤(pán)效應(yīng)也為上下盤(pán)地震動(dòng)峰值加速度比值)。圖5顯示了震級(jí)、土體剪切波速、斷層傾角、上界埋置深度四種斷層參數(shù)對(duì)上下盤(pán)地震動(dòng)峰值加速度PGA的影響關(guān)系曲線(xiàn)，圖6顯示了不同斷層參數(shù)條件下對(duì)上下盤(pán)效應(yīng)的影響關(guān)系曲線(xiàn)。由圖可見(jiàn)，上下盤(pán)地震動(dòng)的PGA均隨震級(jí)不斷增長(zhǎng)，上盤(pán)PGA增長(zhǎng)速度高于下盤(pán)，二者差距不斷放大，如當(dāng)震級(jí)達(dá)到8級(jí)時(shí)，不同場(chǎng)地距離條件下的上盤(pán)PGA均為下盤(pán)的2倍左右；土體剪切波速對(duì)上下盤(pán)地震動(dòng)PGA的影響曲線(xiàn)較為平緩，并隨場(chǎng)地距離(在規(guī)律性分析中，除特殊說(shuō)明場(chǎng)地距離均取絕對(duì)值，下同)的增大上下盤(pán)地震動(dòng)PGA之間的差距不斷縮小，如剪切波速為600 m/s時(shí)，場(chǎng)地距離±10 km之間的地震PGA差距為2.1倍，但場(chǎng)地距離±40 km之間的PGA差距僅為1.2倍；當(dāng)場(chǎng)地距離在20 km以?xún)?nèi)時(shí)，斷層傾角對(duì)上盤(pán)地震動(dòng)PGA有一定的影響，除此以外，斷層傾角對(duì)上下盤(pán)地震動(dòng)PGA基本無(wú)影響，PGA隨斷層傾角的變化曲線(xiàn)接近直線(xiàn)，尤其是下盤(pán)地震動(dòng)；當(dāng)上界埋置深度在9 km以?xún)?nèi)時(shí)，其對(duì)上下盤(pán)地震PGA有一定程度的影響，且隨場(chǎng)地距離的減小而不斷增大，當(dāng)埋置深度超過(guò)9 km時(shí)，不同場(chǎng)地距離下的上下盤(pán)地震PGA基本保持重合。

值得一提的是，在場(chǎng)地距離為上盤(pán)20 km以?xún)?nèi)時(shí)，上下盤(pán)效應(yīng)呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)，如圖6中場(chǎng)地距離為10 km時(shí)，震級(jí)從4.0變化到7.5，上下盤(pán)效應(yīng)增長(zhǎng)顯著，從1.1增大到2.18，但震級(jí)從7.0到8.0，上下盤(pán)效應(yīng)從2.18減小到1.78。其原因在于震級(jí)較大時(shí)，上盤(pán)區(qū)域表現(xiàn)震級(jí)炮和現(xiàn)象，即震級(jí)增大而地震動(dòng)加速度峰值不在增大，進(jìn)而導(dǎo)致下降趨勢(shì)。

(a) 震級(jí)-PGA曲線(xiàn)

(b) 土體剪切波速-PGA曲線(xiàn)

(c) 斷層傾角-PGA曲線(xiàn)

(d) 上界埋置深度-PGA曲線(xiàn)

3 上下盤(pán)斷層參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析

圖7顯示了四種結(jié)構(gòu)基底剪力隨震級(jí)的變化曲線(xiàn)，圖8～10顯示了結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移隨土體剪切波速、傾角和上界埋置深度的變化曲線(xiàn)。由圖可見(jiàn)：

1) 在-40 km～40 km場(chǎng)地距離范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)均隨震級(jí)的增加而逐漸增大，且在震級(jí)相同條件下，場(chǎng)地距離越小結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)越大。如圖7(b)中RC8結(jié)構(gòu)在6-8級(jí)地震作用下的基底剪力依次為9 300 kN、11 159 kN和13 320 kN(場(chǎng)地距離為10 km)，場(chǎng)地距離從10 km到40 km變化時(shí)結(jié)構(gòu)基底剪力依次為11 159 kN、9 923 kN、9 338 kN和8 772 kN(7級(jí)地震)。

2) 在-40 km～40 km場(chǎng)地距離范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)均隨土體剪切波速的增加而逐漸減小，隨剪切波速的變化幅度高層建筑大于低層建筑，且在相同剪切波速條件下基本呈現(xiàn)場(chǎng)地距離越小結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)越大的變化趨勢(shì)。如土體剪切波速?gòu)?00 mm/s變化到200 mm/s時(shí)，在場(chǎng)地距離為-10 km條件下，RC4、RC8、RC12和RC16頂層位移增長(zhǎng)幅度依次為1.1倍(從30 mm增長(zhǎng)到33 mm，圖8(a))、1.12倍(從43 mm增長(zhǎng)到48 mm，圖8(b))、1.25倍(從92 mm增長(zhǎng)到115 mm，圖8(c))、1.31倍(從100 mm增長(zhǎng)到131 mm，圖8(d))。

3) 在下盤(pán)-40 km～-10 km內(nèi)結(jié)構(gòu)響應(yīng)隨斷層傾角無(wú)變化，在上盤(pán)10 km～40 km內(nèi)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)隨斷層傾角增大而不斷減小，其與斷層傾角對(duì)上下盤(pán)地震PGA的影響保持一致，即斷層傾角在不同場(chǎng)地距離條件下均對(duì)下盤(pán)地震PGA無(wú)影響，對(duì)上盤(pán)地震PGA隨場(chǎng)地距離增大而急劇下降；結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)隨斷層傾角的變化幅度雖亦為高層建筑大于低層建筑，但相同條件下較其隨震級(jí)和土體剪切波速的變化幅度要??；在斷層傾角相同的條件下，隨場(chǎng)地距離越小結(jié)構(gòu)響應(yīng)越大。

4) 結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)隨上界埋置深度的變化趨勢(shì)與斷層傾角基本相同，唯一區(qū)別在于結(jié)構(gòu)在下盤(pán)-10 km場(chǎng)地距離時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)隨上界埋置深度有一定程度的變化，且隨結(jié)構(gòu)高度的增加該變化幅度呈增大趨勢(shì)。

5) 在震級(jí)、土體剪切波速、斷層傾角、上界埋置深度等參數(shù)條件下，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)均隨其高度的增高而不斷增大，如：8級(jí)地震、10 km場(chǎng)地距離條件下，RC4、RC8、RC12和RC16的基底剪力依次為9 223 kN、13 320 kN、17 114 kN和18 347 kN(圖7)；0 km埋置深度、10 km場(chǎng)地距離下，RC4、RC8、RC12和RC16基底剪力依次為41 mm、60 mm、121 mm和132 mm(圖10)。

6) 隨結(jié)構(gòu)高度增加，其動(dòng)力響應(yīng)均呈現(xiàn)上盤(pán)地震動(dòng)大于下盤(pán)地震動(dòng)過(guò)渡為上盤(pán)地震動(dòng)小于下盤(pán)地震動(dòng)的變化趨勢(shì)，即上盤(pán)地震動(dòng)低層框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響較大、下盤(pán)地震動(dòng)對(duì)高層框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響較大。如在斷層傾角為90°條件下(圖9)，RC8結(jié)構(gòu)在-40 km和40 km場(chǎng)地距離下的頂層位移響應(yīng)分別為41 mm和50 mm，RC16結(jié)構(gòu)在-40 km和40 km場(chǎng)地距離下的頂層位移響應(yīng)分別為116 mm和104 mm。

(a) RC4

(b) RC8

(c) RC12

(d) RC16

(a) RC4

(b) RC8

(c) RC12

(d) RC16

(a) RC4

(b) RC8

(c) RC12

(d) RC16

(a) RC4

(b) RC8

(c) RC12

(d) RC16

4 結(jié) 論

針對(duì)4層、8層、12層及16層四類(lèi)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，探討了上下盤(pán)斷層參數(shù)對(duì)其動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明：

(1) ASK模型相對(duì)于CB和CY模型能很好地?cái)M合上下盤(pán)地震動(dòng)，與622條真實(shí)記錄的上下盤(pán)地震動(dòng)在均值和標(biāo)準(zhǔn)差上的吻合度最優(yōu)。

(2) 上下盤(pán)地震動(dòng)PGA隨場(chǎng)地距離的減小而不斷增大；在場(chǎng)地距離一定時(shí)，上下盤(pán)地震動(dòng)PGA均隨震級(jí)增大而不斷增大；土體剪切波速對(duì)PGA影響不大，且隨場(chǎng)地距離增長(zhǎng)，上下盤(pán)PGA之間的差距不斷縮??；斷層傾角僅在上盤(pán)場(chǎng)地距離20 km以?xún)?nèi)時(shí)對(duì)PGA有影響，對(duì)下盤(pán)地震PGA無(wú)影響；上界埋置深度對(duì)上下盤(pán)PGA的影響較小，僅在其9 km以?xún)?nèi)時(shí)有一定程度的影響。

(3) 四類(lèi)框架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)均隨場(chǎng)地距離的減小而不斷增大、隨結(jié)構(gòu)高度的增高而不斷增大，但上盤(pán)地震動(dòng)低層框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響較大，下盤(pán)地震動(dòng)對(duì)高層框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響較大。

(4) 四類(lèi)框架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)均隨震級(jí)的增大而增大、隨土體剪切波速的增加而不斷降低，且其隨震級(jí)和土體剪切波速的變化幅度高層建筑大于低層建筑。

(5) 場(chǎng)地距離一定時(shí)，在下盤(pán)地震動(dòng)作用下四類(lèi)

框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)斷層傾角和上界埋置深度基本無(wú)變化，在上盤(pán)地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)隨斷層傾角和上界埋置深度的增大而不斷減小。

[1] 謝禮立. 汶川地震的教訓(xùn)[J]. 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 31(1): 1-8.

XIE Lili. Lessons learnt from Wenchuan earthquake[J]. Journal of Nanjing University of Technology, 2010, 31(1): 1-8.

[2] 楊樹(shù)新, 姚瑞, 崔效鋒, 等. 中國(guó)大陸與各活動(dòng)地塊、南北地震帶實(shí)測(cè)應(yīng)力特征分析[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 2012, 55(12): 4207-4217.

YANG Shuxin, YAO Rui, CUI Xiaofeng, et al. Analysis of the characteristics of measured stress in Chinese mainland and its active blocks and north-south seismic belt[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2012, 55(12): 4207-4217.

[3] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50011—2010[S]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2010.

[4] 李爽, 謝禮立, 郝敏. 上盤(pán)效應(yīng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)影響分析[J]. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2006(6): 823-827.

LI Shuang, XIE Lili, HAO Min. A study on the displacement response of structures due to hanging wall effects[J]. Journal of Xi’an University of Architecture & Technology, 2006(6): 823-827.

[5] 楊迪雄, 王漢兵, 李剛. 近斷層地震動(dòng)對(duì)短肢剪力墻高層結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響[J]. 地震工程與工程振動(dòng), 2008, 28(6):106-115.

YANG Dixiong, WANG Hanbing, LI Gang. Influence of near-fault ground motions on seismic response of high rise structure with short limb walls[J]. Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2008, 28(6): 106-115.

[6] ABRAHAMSON N A, SOMERVILLE P G. Effects of the hanging wall and footwall on ground motions recorded during the Northridge earthquake[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1996(1B):S93-S99.

[7] LU Shunan. Effects of hanging wall and footwall on demand of structural input energy during the 2008 Wenchuan earthquake[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2013, 12 (1): 1-12.

[8] ABRAHAMSON N, SILVA W, KAMAI R. Update of the ASK ground-motion prediction equations based on the NGA-west2 data set[R]. California: Pacific Engineering Research Center Report, 2013.

[9] CAMPBELL K W. NGA-West2 Campbell-Bozorgnia ground motion model for the horizontal components of PGA, PGV, and 5%-damped elastic pseudo-acceleration response spectra for periods ranging from 0.01 to 10 s[R]. California: Pacific Engineering Research Center Report, 2013.

[10] CHIOU B, YOUNGS R. Update of the Chiou and Youngs NGA model for the average horizontal component of peak ground motion and response spectra[R]. California: Pacific Engineering Research Center Report, 2013.