巨-子結(jié)構(gòu)隔震體系不同于一般意義的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)或?qū)娱g隔震結(jié)構(gòu)，理論和試驗均證明地震激勵下該體系能夠使結(jié)構(gòu)響應(yīng)產(chǎn)生較大幅度的減小，然而近斷層地震動作用下該結(jié)構(gòu)體系的破壞機理如何尚缺乏深入研究。以往的研究中常常通過結(jié)構(gòu)易損性的研究來分析結(jié)構(gòu)的破壞模式，而對結(jié)構(gòu)進行易損性分析時需要確定合理有效的輸入地震動強度指標以及選取有代表性的結(jié)構(gòu)隨機參數(shù)。我國結(jié)構(gòu)抗震時程分析中普遍使用的地震動強度指標是地面運動峰值加速度PGA。研究表明，在對結(jié)構(gòu)進行動力時程分析時采用PGA指標是很不完善的。因此，近斷層地震動作用下，PGA是否還適用巨-子結(jié)構(gòu)隔震體系需要給出證明。同時易損性分析時，若選取多個結(jié)構(gòu)隨機參數(shù)，勢必會使計算量過大而影響計算效率，因此，需選取具有代表性的結(jié)構(gòu)隨機參數(shù)，而結(jié)構(gòu)隨機參數(shù)的選擇也需要給出理論依據(jù)。

鑒于此，本文對近斷層地震動作用下適用于巨-子結(jié)構(gòu)隔震體系的強度指標以及結(jié)構(gòu)響應(yīng)對結(jié)構(gòu)隨機參數(shù)的敏感程度展開研究。通過選取國內(nèi)外23次地震中90條近斷層地震動記錄，研究近斷層地震動作用下適用于巨-子結(jié)構(gòu)隔震體系的地震動強度指標。采用虛擬激勵法和攝動法，分析巨-子結(jié)構(gòu)隔震體系平穩(wěn)隨機響應(yīng)對各參數(shù)的靈敏程度，得出適用于巨-子隔震體系的物理參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，通過考慮地震動和結(jié)構(gòu)物理參數(shù)不確定性，基于響應(yīng)面法對巨-子結(jié)構(gòu)隔震體系的在近斷層地震動作用下的易損性進行了分析。研究結(jié)果表明：不同地震動強度指標與巨-子結(jié)構(gòu)隔震體系最大響應(yīng)的相關(guān)性差別很大。相對而言，位移型地震動強度指標的相關(guān)性較好，而加速度型地震動強度指標的相關(guān)性較差；通過分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)對各參數(shù)的敏感程度可知，各響應(yīng)對子結(jié)構(gòu)的層剛度敏感性最小，而對子結(jié)構(gòu)層質(zhì)量、隔震層剛度、隔震層阻尼較為敏感；近斷層地震動作用下，巨-子結(jié)構(gòu)隔震體系子結(jié)構(gòu)的破壞概率大于主結(jié)構(gòu)的破壞概率，而在結(jié)構(gòu)倒塌破壞狀態(tài)中，隔震層的失效概率大于子結(jié)構(gòu)的失效概率。所做研究可為巨型結(jié)構(gòu)體系的在近斷層地震動作用下減震設(shè)計提供參考。

上述研究成果已于近期在SCI期刊Advances in Structural Engineering上發(fā)表。（Li Xiangxiu, Tan Ping, Liu Aiwen , et al. Investigations on a mega-sub isolation system under near-fault ground motions, Adv. Struct. Eng. 2021, doi: 10.1177/13694332211026227.）研究成果受國家重點研發(fā)計劃“基于大數(shù)據(jù)與人工智能算法的建筑結(jié)構(gòu)震前抗力及災(zāi)害風險評估技術(shù)”(2019YFC1511003)；國家重點研發(fā)計劃政府間際科技創(chuàng)新合作/港澳臺科技創(chuàng)新合作重點專項“近斷層作用下減隔震結(jié)構(gòu)抗設(shè)計技術(shù)”(2019YFE0112500)；國家自然科學基金 (51978185, 51608491)”資助。

【相關(guān)文獻】

[1] Neumann F. Some new concepts of strong earthquake motion. Geological Society of America Bulletin, 1952, 63( 12) : 1355 -1356.

[2] 葉列平, 馬千里, 繆志偉. 結(jié)構(gòu)抗震分析用地震動強度指標的研究. 地震工程與工程振動, 2009, 29(4) : 9-22．

[3] Takewaki I, Tsujimoto H. Scaling of design earthquake ground motions for tall buildings based on drift and input energy demands. Earthquake and Structures, 2011, 2(2) : 171-187.

【作者簡介】

李祥秀博士，女，1987年生，現(xiàn)為地球所強震動地震學研究室(二室)副研究員。研究方向為結(jié)構(gòu)振動控制及結(jié)構(gòu)的減震與隔震。目前在巨-子結(jié)構(gòu)減隔震體系的動力特性、減震機理、地震易損性及振動臺試驗等方面做出了創(chuàng)新性成果。

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