近场脉冲型地震作用下复合自复位结构刚度需求的谱分析

复合自复位结构利用摇摆机制和耗能机制控制结构层间位移集中程度的同时降低其层间位移角响应,将损伤集中于可更换的次体系(摇摆部件)中从而使主体系(框架结构)可以快速恢复使用功能。为分析其刚度需求与动力响应之间的关系,提出了拓展的复合自复位结构的双梁模型,将主体系和次体系分别简化为剪切梁和底部带有弹性转动约束的弯曲梁,其动力特征由剪弯刚度比α和弯曲梁底部转动约束刚度比Rf两个无量纲参数决定。通过求解动力方程得到该体系振型和振型转角的闭合解,进而得到体系的广义层间位移角谱和层间位移集中系数谱的计算公式。由简化脉冲模型得到近场破裂的方向性效应引起的双向脉冲和滑冲效应引起的单向脉冲。在这两种近场脉冲作用下分析了参数α和Rf对该体系广义层间位移角谱和层间位移集中系数谱的影响。分析表明,当1≤α≤5和0Rf≤5时,该体系可以有效且稳定地控制中低层框架结构的层间位移程度并降低层间位移角响应;广义层间位移角谱和层间位移集中系数谱作为量化刚度需求和控制目标的工具可以初步实现该体系的性能化设计。