多次地震对钢框架结构抗震性能影响分析
地震破坏对桥梁结构安全性影响分析
地震破坏对桥梁结构安全性影响分析地震是一种自然灾害，对桥梁结构的安全性产生重要影响。
地震破坏对桥梁的结构安全性造成的影响主要体现在以下几个方面：结构的抗震设计、桥梁材料的性能以及地震引起的震动等。
首先，地震破坏对桥梁结构的抗震设计提出了更高的要求。
在抗震设计中，如果发生地震，桥梁要能够保持基本的完整性和稳定性，不会发生断裂或崩溃。
因此，设计师需要考虑地震的因素，如地震力和地震波传播的特性等。
通过合理的抗震设计，可以降低地震对桥梁结构造成的破坏。
其次，地震会对桥梁材料的性能产生一定的影响。
地震引起的振动会对桥梁结构产生巨大的冲击力和惯性力，使桥梁承受更大的荷载。
因此，桥梁材料的强度和韧性成为了衡量抗震能力的重要指标。
高强度、高韧性的材料可以增加桥梁的抗震性能，降低地震对其造成的破坏。
而一些脆性材料，则容易在地震中发生断裂和破裂。
此外，地震引起的震动是桥梁结构受力的主要原因之一。
地震波的震动强度和频率特性对桥梁结构的影响非常大。
当地震波通过桥梁时，会导致桥梁产生共振现象，从而加剧桥梁的振动。
如果桥梁的自振频率与地震波的频率相近，就可能发生共振现象，造成桥梁结构的剧烈震动，进而导致桥梁发生破坏。
因此，合理调整桥梁的自振频率，使其远离地震波的频率范围，是一种有效减小地震影响的方法。
总体而言，地震破坏对桥梁结构的安全性产生了重要影响。
在桥梁抗震设计中，应考虑地震的因素，合理设计桥梁的结构和材料，以及降低地震波的影响。
这样才能够提高桥梁的抗震能力，减小地震对桥梁结构安全性造成的影响。
然而，由于地震的复杂性和难以预测性，完全消除地震对桥梁结构的影响是非常困难的。
因此，对于桥梁的安全性，定期的检修和维护也是至关重要的。
定期检查桥梁的结构完整性、材料性能以及抗震性能，及时进行维护和修缮，可以提高桥梁的安全性能。
此外，科学技术的发展也为提高桥梁抗震能力提供了有力支持。
如今，工程师们可以通过模拟地震试验、数值计算和结构改进等方法，来针对特定的地震情况对桥梁的抗震能力进行精确评估和改进设计。
刚性连接节点的抗震性能的分析
刚性连接节点的抗震性能的分析刘朝科彭军（西安科技大学建筑与土木工程学院 710054）[摘要] 通常认为钢框架具有良好的抗震性能，但在最近的几次大地震中许多高层钢结构房屋的梁柱刚性连接节点受到严重破坏。
这说明传统的刚性连接框架在某些方面存在这不足之处。
本文对刚性连接框架的形式以及抗震性能进行了深入的分析和总结，最后对提高刚性连接框架的抗震性能，在设计、构造、及施工三方面提出一些意见和建议。
[关键词] 梁-柱刚性连接节点常用设计法栓焊连接强节点弱构件延性中图分类号：TU391ANALYSIS OF THE ASEISMATIC CAPABILITY OF THE BEAM-COLUMN CONNECT IN STEEL FRAMELiu Chao Ke PengJun(Xi’an university of science and technology 710054)Abstract Steel frame has nice aseismatic capability, but column-beam rigidity joints in hundreds of multi-story and high steel buildings had been damaged in the Northridge earthquake and the Hanshen earthquake. The traditional method has some deficiencies. The authors study in form and capability of the Frame. And suggestions on design and fabrication are presented.Keywords column-beam rigidity joints; bolt-weld connection; general design method; ductility一直被工程界认为具有良好抗震性能的钢结构建筑在多次大地震中发生各种不同的破坏形式。
提高地震荷载分项系数，抗震安全性提高了多少？
提⾼地震荷载分项系数，抗震安全性提⾼了多少？(1) 将⽔平地震作⽤效应的分项系数由1.3改为1.4；(2) 地震动⼒放⼤系数由2.25提⾼⾄2.50；(3) 永久荷载的分项系数从1.2调整⾄1.3，可变荷载从1.4调整⾄1.5；(4) 住宅和办公楼楼⾯荷载从2.0提⾼到2.5；(5) 风荷载等也有相应调整。
如此重要的调整，⾃然⼀⽯激起千层浪。
很多⼈⼠从不同的⾓度，对这⼀问题表达了⾃⼰的观点。
从我们课题组以往的研究及震害调查结论来说，⼀直是⼤⼒⽀持提升建筑抗震安全⽔平的。
⼀些研究论⽂包括：(1) 框架结构抗地震倒塌能⼒的研究——汶川地震极震区⼏个框架结构震害案例的分析, 建筑结构学报, 2009(2) 不同抗震设防RC框架结构抗倒塌能⼒研究, ⼯程⼒学, 2011(3) 丙类与⼄类设防RC 框架结构抗地震倒塌能⼒对⽐, 建筑结构学报, 2011(4) 基于⼀致倒塌风险的建筑抗震评价⽅法研究, 建筑结构学报, 2012(5) 我国7 度设防等跨RC 框架抗地震倒塌能⼒研究, 地震⼯程与⼯程振动, 2011其基本结论是：对于我国低烈度区框架结构，其抗地震倒塌能⼒偏弱；框架柱的变形能⼒不⾜；由于低烈度区框架柱纵筋往往受构造控制，因此提升构造和延性（提升抗震等级、增加体积配箍率、减⼩轴压⽐）的效果要⽐提升地震作⽤来的效果更明显。
所以，规范修订的消息发布后，我们课题组就希望能够通过定量分析的⼿段，研究⼀下这⼀修订对框架结构抗震安全的实际影响。
具体研究⼯作由我们课题组之前的两位毕业⽣：卢啸和李梦珂负责。
具体研究内容包括：⾸先我们基于课题组毕业的施炜博⼠的研究⼯作，建⽴了⼀系列混凝⼟框架模型。
框架为3跨，每跨6m，层数分别为4层、6层、8层、10层。
分别按照7度、8度设防进⾏了截⾯和配筋设计。
⾸先我们看⼀下设计参数调整对结构设计结果的影响。
由于分项系数增加，导致柱⼦轴⼒增加，所以柱⼦的轴压⽐都有⼀定程度的提⾼。
关于钢结构抗震存在的问题及建议
关于钢结构抗震存在的问题及建议摘要：钢结构施工周期较短,并且具体节能环保、延展性好等优点，特别对于钢结构建筑具有的延展性可以对地震波产生衰减作用，减少地震对钢结构建筑的破坏。
本文探讨了关于钢结构抗震存在的问题及抗震措施。
关键词：钢结构；抗震；问题；措施中途分类号：TU591 文献标识码：A文章编号：因钢结构具高强、轻质、施工周期短等优点，其在各种建筑中日益普及。
又因钢结构具有良好抗震性，并且工业化生产程度较高，钢结构施工周期较短,并且具体节能环保、延展性好等优点，特别对于钢结构建筑具有的延展性可以对地震波产生衰减作用，减少地震对钢结构建筑的破坏。
针对钢结构建筑的如此突出的优点，美国等等国家的钢结构建筑已占到所在国内建筑总量的一半以上。
日本是地震多发的国家，钢结构建筑在日本建筑当中的占有率更是达到了65％左右。
根据日本阪神地震后资料的显示，在地震中钢结构建筑的受损程度和受损概率要远低于混凝土结构。
2008年四川汶川地震中，作为钢结构建筑的绵阳体育馆也没有受到损坏，成为安置地震灾民的主要地点。
一、钢结构的应用钢结构具有以下特点：1、钢结构自重较轻；2、钢结构工作的可靠性较高；3、钢材的抗震性、抗冲击性好；4、钢结构制造的工业化程度较高；5、钢结构可以准确快速地装配6、钢结构室内空间大；7、容易做成密封结构；8、钢结构易腐蚀；9、钢结构耐火性差，耐热性较好。
当前钢结构在我国的合理应用范围大致有如下几个方面：1、大跨度结构用于大会堂、体育馆、展览馆、影剧院、飞机库、汽车库等。
采用的结构体系主要有框架结构、拱架结构、网架结构、悬索结构和预应力钢结构。
2、厂房结构如冶金工厂的平炉车间、初轧车间、混铁炉车间等；重型机器厂的铸钢车间，水压机车间、锻压车间等；造船厂的船台车间；飞机制造厂的装配车间等。
这些车间的主要承重骨架往往全部或部分采用钢结构。
3、高层建筑用于旅馆、饭店、公寓、办公楼等高层楼房。
4、塔桅结构用于电视塔、微波塔、高压输电线路塔，化工排气塔、大气监测塔、石油钻井塔，火箭发射塔以及无线电桅杆等。
多层框架结构地震反应分析
ｌ ｄ ｎ ｍｂ ｒａ ｄ ｔ ｅｄ ｍｐｎ ａｉ ｏ ｈ ｔ ｔ ｒ ，ｔ ｅｄｆ ｒ ｎ ｌ ｎ ｅｏ ｈ ｅｓ ｅｐ ｓ ｎ ｌｚ ｄ ｆ ｏ ｕ ｅ ｎ ｈ ａ ｉｇ ｒｔ ｆｔ ｅｓｒ ｃｕ ｅ ｈ ｉ ｅ ｅ ｔｉｆ ｅ ｃ ｎ ｔｅｓ ｉ ｃｒｓ ｎ ｅｉ ａ ａｙ ｅ ｏ ｏ ｕ ｎｕ ｍｉ ｏ ｓ
摘 要 ：以结构变形 为指标 ， 平面输入地震波 ， 照考虑和不考虑几何 非线性两 种情况分析 了二 阶效应 按
对钢框架 结构在地震作用下时程分析的影响 。并改变 结构层 数 、 阻尼 比， 通过对 结构顶层 位移 、 间位 层 移 值的统计量 ， 了不同作 用因素对钢框架结构地震作 用的影响。结 果表 明 ： 探讨 在进行 多遇地震下 的弹 性时程分析时可 以不考虑 二阶效应 的影 响 ， 在进行罕遇地震下 的弹塑 性时程 分析时必 须考 虑二 阶效 应 的影响。钢框架结构在相 同结构层数 、 不同阻尼 比的情 况下 ， 比越大 ， 阻尼 顶层侧移值 越小 ； 在不 同结 构
维普资讯
第 ５卷第 ３ 期 ２００７年 ９月
水 利与建 筑工 程学 报
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｔｒ ｅｏ ｒｅ ｄＡ ｃ ｉ ｃｕａ Ｅ ￣ｉ ｅｉｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｅ ｓｕ ｃ ａ ｒ ｈ ｅ ｔｒｌ ｒ ｎ ｒ Ｗａ Ｒ ｓｎ ｔ ｅ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｅ ｏ ｄ ｏ ｄ ｒｅｆ ｃ ｏ ｉ ｃｒｓ ｏ ｓ ｆ ｈ ｔｅ ｆａ ｅｓｒ ｃｕ ｅｉ ａ ａｙ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｔ ｎ ｅｓ ｃｎ —ｒ ｅ ｆｅｔ ｎｓ ｓ ｅｐ ｎ ｏ ｅｓｅ １ ｍ ｔｕ ｔｒ ｓ ｎ ｌｚｄｗｉ ｔ ｅｄ ｆ ｃｉ ｅ ｍｉ ｅ ｔ ｌ ｈ ｌ ｏ ａ ｈ ｒｔｒｏ ｎ ｈ ｏ ｇ ｎ ｉｅ ｉｇｔ ｅｇ ｏ ｅ ｉ ｎ ｎｉｅ ｒｔ ｒｎ ｔ Ｓｔ ｅｃｉ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｃ ｓｄ ｒ ｈ ｅ ｍ ｔ ｃ ｏ ｌ ａｉ ｏ ｏ ．Ｕｎ ｅ ｈ ｎ ｉｏ ｆｃ ａ ｇｎ ｈ ｅ ｏ ｎ ｒ ｎ ｙ ｄ ｒｔ ｅｃ ｄｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｉｇ ｔ ｅ ｏ ｉ
北岭和阪神地震导致钢结构节点破环原因和分析
北岭和阪神地震导致焊接刚性节点破坏原因和改进方法学院: 天津大学建工学院姓名: 薛飞北岭和阪神地震导致焊接刚性节点破坏原因和改进方法摘要：通过对1994年发生的美国北岭地震和1995年发生的日本阪神地震这两次钢结构建筑普遍出现的梁柱端节点破坏原因的深入分析，从而获得高层钢结构建筑抗震改良的节点设计方法。
关键词：梁柱端节点，焊缝缺陷，人工缝，超高应力，塑性铰1.综述1994年1月14日美国发生北岭地震，1995年1月17日日本发生阪神地震，这两次地震非常具有代表性，因为当时普遍认为钢结构建筑具有良好的抗震性能，在历次地震中经受了考验，较少发生整体破坏和倒塌现象。
但是这两次地震时钢结构建筑的焊接梁柱刚性节点却遭受了严重的破坏。
2.北岭和阪神地震前典型的梁柱节点形式梁柱节点形式根据其连接刚度的大小可分为三类：铰接连接，半刚性连接和刚性连接。
高层和比较重要的钢结构建筑的连接,一般采用刚性连接。
梁柱刚性连接的做法为梁翼缘与柱翼缘现场熔透焊，梁腹板与柱翼缘采用高强螺栓现场进行连接或用角焊缝焊接，这种刚性连接可以传递弯矩、剪力和轴力。
梁的截面形状一般为H形，柱的截面形状有H形或箱形两种。
美国一般采用H形柱，日本普遍采用箱形柱。
主梁与柱刚接连接时，应在柱腹板上与梁翼缘对应处加设水平加劲板，箱形内应设加劲隔板。
水平加劲板应按与梁翼缘面积等强设计，水平加劲板的中心线应与梁翼缘中心线互相对准，连接焊缝也要按照等强传力的要求进行设计，如图。
图2.1 梁柱刚性连接的两种常见形式2.1北岭和阪神地震中钢结构梁柱焊接节点震害2.1.1北岭地震中钢结构梁柱焊接节点震害北岭地震之前广泛采用的焊接梁柱节点是按美国统一的建筑标准设计制造的。
由于建筑外包物掩盖了节点的破坏,因此地震最初未见有关钢结构损害的报道。
后来通过对多座钢框架建筑的仔细观察后发现梁柱节点存在不同程度的破坏现象夕，于是引起了工程界的广泛关注。
通过对个楼板框架进行现场检验，发现大部分破坏出现在节点梁翼缘与柱翼缘的连接处，而又以底梁翼缘的破坏明显多于梁翼缘。
浅析钢结构建筑的抗震性能
浅析钢结构建筑的抗震性能作者：刘鸿禧来源：《中国建筑金属结构·下半月》2013年第01期摘要：建筑中一般都运用了很多的钢结构，这类结构有超高的坚固度和很强的抗震性能。
所以设计出抗震性能优秀的钢结构，对建筑的使用寿命和安全性能非常有帮助。
在设计钢结构时，要充分了解钢结构的震害特点、设计要求、抗震结构体系和构造要求等，以便全方面地、综合性地设计出优秀的抗震性能高的钢结构。
关键词：钢结构；抗震性；建筑中图分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）01-0002-02引言钢结构有很高的抗震性能，工业化生产程度高，同时还节能环保、运输便利，所以目前在建筑结构当中都大量采用这种结构。
在建筑过程中，采用钢结构设计能够提高施工速度，而且其结构的延展性能够有效减弱地震波，从而降低地震对建筑物的破坏程度。
在许多发达国家广泛采用钢结构设计来提高建筑物的抗震性，地震多发的日本采用的钢结构设计比例甚至达到了65%。
相关研究显示，钢结构设计建筑物在地震中受到的损坏远低于混凝土结构建筑。
在设计钢结构的抗震性时，除了要提高钢结构的设计强度、刚度，还要注意钢结构设计下塑性变形能力和耗能能力，提高建筑物抗震性能。
1 钢结构设计中的震害1.1 破坏建筑节点连接建筑钢结构要成为完整的结构系统，必须通过节点进行连接，因此节点是钢结构中的重点分析对象，许多建筑结构的整体破坏，都是由节点的失效引起的。
建筑节点连接的破坏产生的原因有以下几个方面：焊缝金属冲击韧性不高；焊缝缺陷引起的连接不连续问题；因梁上翼缘有楼板加强，而且上翼缘焊缝无腹板妨碍焊接，所以裂缝一般出现在下翼缘；梁端焊缝因为应力集中产生裂缝且延伸至平材；梁翼缘端部全熔透坡口焊的衬板边缘会形成人工裂缝且继续扩大等。
1.2 结构的整体倒塌建筑物的倒塌是震害的根源，建筑结构合理的抗震设计对整体抗倒塌能力十分重要。
研究表明钢材发生平面外弯曲失稳是造成倒塌的重要原因，通过对多个建筑体的相关的震后分析发现，纵横向垂直支撑设置偏位引起刚度中心和质量重心的距离过大，从而在地震发生时引起较强的扭转效应，使钢柱受力超过其承载力，引发建筑倒塌和严重破坏。
地震对框架结构累积损伤影响分析
产 生 的影 响进 行 时 程 分 析 ， 并利用改进的 Ｐ ａ ｒ ｋ Ａ ｎ ｇ损 伤模 型计 算 得 到 结 构 的损 伤 情 况 。表 明 ； 结
构 的第 一 层 损 伤 最 为 严 重 ； 地震序列不同 ， 引起结构的损伤值也不相 同 ； 考 虑 损 伤 累 积 效 应 对 结 构 的弹 塑 性 地 震 反 应 有 着 显 著 的 影 响 ， 建议 在 结 构 设 计 的第 二 个 阶 段 ， 考 虑 材 料 的 累 积 损 伤 和 地 震
单， 多用 于钢结构 ， 三线 型模 型更能 真实 的反应 钢筋混 凝土结 构 的力学性 质 （ 图１ ） 。
作 者 简介 ： 王 国新 （ １ ９ ６ １ ） ， 男， 教授 ， 博 士 研 究生 导 师 ， 主 要 从 事 于地 震 工 程 、 防 灾 减 灾 工程 及 防护 １ 二 程 研 究 基 金 项 目： 高 等 学 校 博 士 学科 点 专 项 科 研 基 金课 题 （ ２ ０ １ ０ ０ ０ ４ １ １ １ ０ ０ ０ ３ ） 本 文 收 到 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — １ ５修 改后 返 回
震 累 积 损 伤 指 标 的研 究 进 展 。
本 文将框 架结构 等效 为剪切 型模 型 ， 考虑 刚 度退 化 ， 计 算结 构 在 地震 作用 下 的位 移 响应 ，
利 用 牛荻涛 改进 的 Ｐ ａ ｒ ｋ — Ａｎ ｇ模 型 ， 计算 得到结 构 的损伤 指 数 ， 通 过对 考 虑 累积损 伤 和不 考 虑
地 震 地 磁 观 测 与 研 究
第 ３ ４卷 第 ５ ／ ６ ４ ￣ ） ￣ ２ ０ １ ３年 １ ２月
ＳＥＩ ＳＭ Ｏ Ｌ０ ＧＩ ＣＡ Ｌ ＡＮ Ｄ ＧＥ０ Ｍ ＡＧ Ｎ ＥＴＩ Ｃ ０ ＢＳＥＲＶ ＡＴＩ ＯＮ Ａ ＮＤ ＲＥＳＥＡ ＲＣＨ
框架结构强柱弱梁影响因素分析及设计建议
框架结构强柱弱梁影响因素分析及设计建议摘要：“强柱弱梁”是框架结构的抗震设计原则，但因为填充墙、楼板、裂缝计算、梁底配筋、柱轴压比偏大、梁柱刚度比过大的影响，难以实现“强柱弱梁”机制。
所以本文提出了相应的解决策略，仅供参考。
关键词：框架结果；强柱弱梁；影响机制近年来，世界各个地区都频繁爆发地震。
据全球地震监测网的报告显示，每年爆发的可感地震为5000多次，5级以上地震超过1000多次。
地震不仅给人类打来了严重的财产损失，甚至威胁了人类的生命安全。
2008年，汶川地震爆发后，造成的破坏极为严重，汶川周边地区成为严重的灾区，损失财产高达8千亿。
震后许多专家对于该地区的房屋展开了调查，发现有1/5的房屋无法修复，由钢筋混凝土建造的框架结构暴露出了一个重要的问题，即框架上出现了大量的塑性铰，钢筋出现了弯曲。
很多建筑中都是出现了柱破坏，而梁没有出现了破坏，由于柱破坏导致房屋结构彻底失去了承载能力。
因此“强柱弱梁”是提升建筑框架结构的抗震防线，也是保证框架结构的延展性。
但是怎样才能保证在地震中能够确保建筑不会倒塌呢？实现“强柱弱梁”的机制，本文对此提出了意见。
一、“强柱弱梁”破坏模式国内研究概述从当前国内外的研究来看，对于钢筋混凝土框架结构抗震能力论述内容比较丰富。
比如，叶列平则是发现了框架结构中的柱端弯矩增大系数对于框架结构的倒塌模式以及抗倒塌能力有非常重要的影响，并且通过实验证明了弯矩增大系数越大，结构的屈服剪力、极限剪力都会增大，框架结构出现完全屈服的情况也就越明显，当弯矩增大系数大于2时，建筑框架结构就有可能出现了失效[1]。
王兴国在研究中进一步发现了当弯矩增大系数小于2时，建筑结构失效由中层失效模式控制，大于2时，建筑结构失效由上层失效模式控制[2]。
郭彤等则是对于建筑结构中的柱铰破坏现象展开了分析，并通过分析简化框架结构模型和精细模型，对比分析二者的破坏机制，研究结果发现，简化模型能够达到“强柱弱梁”破坏模式，相反精细模型无法实现。
钢框架结构的抗震性能分析
ｏ ｅ ｅ ａ ｙ ｉ ａ ｅｓ ｃ ｗａ ｅ ， ｈ ｙ ａ ｃ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓｏ ｈ ｔ ｃ ｕ ｅ ｒ ｂ ａｎ ｄ ａ ｄ Ｓ ｉｍｉ ｅ ｒａ ｎ ｅ ｏ ｔｅ ｆｓ ｖ ｒ ｌ ｐ ｃ ｌｓ ｉ ｔ ｍｉ ｖ ｓ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｎ ｅ ｆｔ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ａ ｅ ｏ ｔ ｉｅ ， ｎ ｅｓ ｃ Ｐ ｒｏ ａ ｃ ｆＳ ｅ ｌ ｕ ｕ ｆ ｍｅ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ． ｅ ｒ ｓ ｌ ａ ｅ ｕ ｅ ｒ ｅ ｅ ｅ ｅ ． ｒ ａ ｓａ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｆ ｆｒ ｎ ｅ ｓ ｏ ｒ Ｋｅ ｒ ｓｓｅ ｌ ｒ ｍｅ ； ｅｓ ｃ Ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔ － ｉｔｒ ｎ ｌ ｓｓ ＮＳ ｙ ｗｏ ｄ ：ｔｅ ｆａ ｓ ｓ ｉ ｍｉ ｅ ｏ ｍａ ｃ ； ｉ ｆ ｍｅ ｈ ｓ ｙ ａ ａｙ ｉ；Ａ ＹＳ ｏ
（． １西安科 技大学 建筑与土木工程学院， 西安 ７ ０ ５ ；． １０ ４ ２苏州科技学 院， 苏州 ２ ５ １ ） １０ １
摘 要： 采用多条典型地震波 ， 分别对多层 和小高 层的钢框架结构 进行 了弹塑性 时程 分析 ， 到了结构 得
的动力 响应 ， 讨论 了钢框架的抗震性 能。分析结果可供类似工程借 鉴。
０ 引言
多高层钢结构在发达 国家 已有广泛的应用 ，而我
应上 的作用田 所 以有必要对 于按 我国规范设计 出来 的 。 钢结构在进入弹塑性 阶段 的结构性能进行深入研究 。 本文 以代表多层和小高层的钢框架为例 ，采用通
用软件Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 对结构的动力特 性和抗 震性能进行 了分
２ Ｕｎｖｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ｆＳ ｚｏ ， ｕ ｈ ｕ２ ５ １ ，ｈｎ ． ． ｉｅ ｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｏ ｕ ｈ ｕ Ｓ ｚｏ １ ０ Ｃ ｉａ） ｓ ｙ ｙ ｌ
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第25卷 第6期 石 油 规 划 设 计 2014年11月 29 * 滕文刚，男，工程师。2010年毕业于青岛理工大学工程力学专业，获硕士学位。现在中国石油工程建设公司华东设计分公司从事结构设计工作。地
址：青岛市市南区延安三路113号甲，266071。E-mail：tengwengang@cnpccei.cn
文章编号：1004-2970（2014）06-0029-04 滕文刚* 黄林贤 周方健 （中国石油工程建设公司华东设计分公司） 滕文刚等. 多次地震对钢框架结构抗震性能影响分析. 石油规划设计，2014，25（6）：29～32
摘要 钢框架结构在遭遇地震的过程中通常是遭遇多次地震作用，在钢框架结构抗震性能和反应的分析研究中，考虑多次地震对钢框架结构抗震性能的影响，能够使钢框架结构抗震性能的分析更准确。选取EI-Centro地震波，根据工程实例，运用ANSYS软件对受到地震作用后的钢框架结构进行动力时程分析。对比钢框架结构受到一次EI-Centro地震波影响和经历多次小震后再受到EI-Centro地震波影响两种状况下的抗震性能，通过分析对多次地震综合作用的钢框架结构的抗震性能有了进一步了解，在设计中应当重视多次地震对钢框架结构抗震性能影响。 关键词 地震；地震波；钢框架结构；动力分析；损伤 中图分类号：TU391 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1004-2970.2014.06.009
在我国炼油厂建设中，钢框架结构依靠其易于施工、施工周期短和抗震性能好等优点成为石油化工装置的首选。钢框架结构的大量出现，使钢框架结构的抗震性能分析与优化设计成为一个极其重要的问题。根据地震发生的经验，当罕遇地震发生时，都会伴随多次较小地震发生，而在钢框架结构抗震性能的分析研究中主要考虑一次地震的影响，并不考虑多次地震的综合作用。因而，进行结构抗震性能分析时难免会与实际的情况有出入。 采用ANSYS瞬态动力分析模块，研究钢框架结构受到一次EI-Centro地震波影响，以及经历多次小震后再受到EI-Centro地震波影响后的不同反应，得到了钢框架结构在EI-Centro地震波激励作用下结构的最大层位移、最大层间位移、顶点位移时程曲线、底部总剪力时程曲线和底部总剪力—顶点位移滞回曲线，通过分析进一步了解多次地震综合作用后钢框架结构的抗震性能。
1 地震波的选择、调整和结构模型 1.1 地震波的选择和调整 采用时程分析法对高层钢框架结构进行地震效应分析时，需要输入地震加速度时程曲线，而地震波是一个频带较宽的非平稳随机振动，受多种因素影响而变化，具有强烈的随机性。通过观测发现，即使是相同地震在相同场地上得到的地震记录也不尽相同。结构的弹塑性时程分析表明，结构受地震作用后的反应随输入地震波的不同差别很大。因此，要保证时程分析结果的准确性，必须合理选择输入的地震波。对钢框架结构进行地震波激励下的时程分析，假定地震烈度为8度，其加速度时程的最大值按表1采用。 对钢框架结构进行时程分析时采用EI-Centro地震加速度记录波。美国加州的EI-Centro南北方30 滕文刚等：多次地震对钢框架结构抗震性能影响分析 2014年11月
向地震记录，是一个典型的二类场地的地震记录，记录持续时间为30s，时间间隔0.02s，场地特征周期0.3～0.4s，原峰值加速度为341.7cm/s2，将地震波加速度峰值调整为400cm/s2，选取其中12s进行分析。调整后地震波见图1。
表1 时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值∗ 地震加速度时程曲线的最大值/（cm·s-2） 地震烈度
多遇地震 罕遇地震
6度 18 7度 35（55） 220（310） 8度 70（110） 400（510） 9度 140 620 ∗括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区
1.2 结构模型 选取一个比较典型的钢框架结构（14层）进行结构各种工况下的受力分析。具体参数为： 一是，建筑物结构。楼层层高统一为3.2m，结构总高为44.8m，结构总长为37.5m，结构总宽为16m。 二是，构件尺寸。在结构体系中，梁为工字梁，采用统一的截面尺寸为300mm×300mm×488mm×18mm×18mm×11mm；柱为箱形柱，柱的截面尺寸共分两种类型，1～10层为550mm×550mm×25mm×25mm，11～14层为500mm×500mm×25mm×25mm；楼板的厚度为100mm。 1.3 损伤情况的确定 研究的重点是钢框架结构多次地震综合作用后，结构抗震性能的变化情况。为了简化分析，通过控制结构构件的损伤指数来控制结构经历EI-Centro地震波影响前遭遇的地震程度。选取损伤指数分别为0.00、0.10和0.20时进行分析，损伤指数0.00是指结构未遭受地震作用，损伤指数依次升高是指结构先期遭受地震作用依次增强。
假设构架的损伤指数0时为工况1，用1U
表示；
梁单元的损伤指数0.10时为工况2，用2U
表示；梁
单元的损伤指数0.20时为工况3，用3U
表示。
2 结构的时程分析及结果讨论 2.1 结构受地震作用后的位移分析 经ANSYS软件分析，钢框架结构在经历一次EI-Centro地震波影响和经历多次小震后再受到EI-Centro地震波影响后各层位移值和各层间位移值见表2、表3。
表2 不同工况下钢框架结构各层最大位移值 位移最大值/m 楼层
1U 2U 3U
1 0.008 09 0.007 96 0.007 48 2 0.023 78 0.023 43 0.022 10 3 0.042 08 0.041 60 0.039 51 4 0.061 38 0.061 09 0.058 67 5 0.081 33 0.081 21 0.078 80 6 0.101 60 0.101 40 0.098 80 7 0.122 10 0.121 40 0.118 30 8 0.142 50 0.141 20 0.137 00 9 0.162 50 0.160 40 0.154 30 10 0.182 20 0.179 10 0.170 70 11 0.201 40 0.196 70 0.185 80 12 0.219 30 0.213 30 0.199 80 13 0.235 30 0.228 40 0.212 40 14 0.249 10 0.241 20 0.223 20
表3 不同工况下框架结构各层间最大位移值 位移最大值/m 楼层层间
1UΔ 2UΔ 3UΔ
0～1 0.008 09 0.007 96 0.007 48 1～2 0.015 69 0.015 47 0.014 63 2～3 0.018 31 0.018 18 0.017 41 3～4 0.019 46 0.019 48 0.019 16 4～5 0.020 10 0.020 19 0.020 13 5～6 0.020 50 0.020 49 0.020 13 6～7 0.020 67 0.020 54 0.019 76 7～8 0.020 57 0.020 39 0.019 35 8～9 0.020 23 0.019 90 0.018 71 9～10 0.019 74 0.019 15 0.017 70 10～11 0.019 30 0.018 44 0.016 72 11～12 0.018 10 0.017 17 0.015 47 12～13 0.016 34 0.015 47 0.013 92 13～14 0.014 08 0.013 35 0.011 99
当钢框架结构在工况2U和3U
时，结构顶层的
最大位移比工况1U
分别减小了0.007 9m、0.025 9m，
钢框架结构遭受多次地震综合作用后，最大层间位移值未发生明显变化。但是，结构薄弱层的最大层间位移值减小较明显，说明经多次地震综合作用后结构的抗震性能减弱。当钢框架结构在工况2UΔ
和
-300 -200 -100 0 100 200 3004 6 9 12 14时间/s 图1 调整后的EI-Centro地震波（南北方向）加速度/（cm·s-2） 4000 5 710 132 3 8 11 151 第25卷 第6期 石 油 规 划 设 计 31 3UΔ时，结构的最大层间位移分别出现在6～7层之间、5～6层之间。说明地震作用使高层钢框架结构最大层间位移出现位置的发生变化，地震作用造成的损伤累积增大了地震作用对高层钢框架结构中上部最大层间位移的影响。 2.2 结构受地震作用后的时程分析 通过对钢框架结构经历一次EI-Centro地震波影响和经历多次小震后再受到EI-Centro地震波影响的时程分析，得到了钢框架结构在各种工况下受地震作用后的顶点位移时程曲线和底部总剪力时程曲线。将钢框架结构经历一次EI-Centro地震波影响和经历多次小震后再受到EI-Centro地震波影响的顶点位移时程曲线进行对比见图2；将钢框架结构经历一次EI-Centro地震波影响和经历多次小震后再受到EI-Centro地震波影响的底部总剪力时程曲线进行对比见图3。通过时程曲线的比较，可以看出钢框架结构多次地震的综合作用后所产生动力特性的差异。
比较各种工况下的位移时程曲线和底部总剪力时程曲线发现，位移与剪力的最大值往往并不是在同一时刻发生，剪力时程曲线的峰值比位移时程曲
线的峰值有一定的滞后性，位移时程曲线和底部总剪力时程曲线在激励时间内表现都比较稳定。通过对钢框架结构的顶点位移时程曲线和底部总剪力时程曲线进行分析，发现在地震作用的前6s内结构的基本动力特性变化不大，结构均基本处于弹性变化范围内。在地震作用的后6s内结构的动力特性有了较大改，结构开始出现明显的弹塑性变形，从而引起结构底部总剪力的变化趋势的不同。 2.3 结构受地震作用后的滞回性能分析 结构在反复循环荷载作用下得到的荷载—位移曲线称之为滞回曲线，其构成的封闭图形也称为滞回环。滞回曲线的变形为横轴，荷载为纵轴，曲线所围面积具有能量的量纲，它反映了在反复荷载作用下，构件通过塑性变形能对外界输入功进行消耗情况，通过经历一次EI-Centro地震波影响和经历多次小震后再受到EI-Centro地震波影响的钢框架结构的底部总剪力—顶点位移滞回曲线见图4，能够更好的判断出钢框架结构在不同工况下的抗震性能。
由图4可知，钢框架结构在各种工况下的滞回环面积相似，随着钢框架结构累积损伤值的增加，滞回环面积开始减小，这说明钢框架结构的能量耗散能力随着累积损伤值的增加而减小，钢框架结构抗震性能削弱了。
3 结论及建议 对经历一次EI-Centro地震波影响和经历多次小震后再受到EI-Centro地震波影响的钢框架结构的动力性能和地震作用后的反应情况进行了研究。发现地震作用对于高层钢框架结构低层最大位移的减小幅度明显小于较高楼层最大位移的减小幅度；层间位移最大值减小；在地震作用的后6s内结构的