相邻RC框架建筑地震间隙距离与地震动参数相关性研究及预测模型构建

针对城市密集区相邻建筑地震碰撞风险，研究人员通过616次非线性时程分析，系统探究了22种地震动参数(GMPs)与RC框架建筑最小抗震间隙的关系。研究发现速度相关参数(HI、VSI)和谱加速度Sa1(T1)具有最高相关性(0.89-0.91)，所提预测模型较传统DDC方法误差更低，为既有中低层RC建筑抗震间隙评估提供了简便可靠的新方法。

　　

在城市高密度开发背景下，建筑间距不足导致的"地震碰撞"问题日益凸显。历史地震案例触目惊心——从1971年圣费尔南多地震到1999年科贾埃利地震，因间隙不足引发的建筑碰撞造成了大量结构倒塌和次生灾害。尽管现行规范如UBC、EC8和TBEC-2018提出了间隙计算标准，但传统方法如绝对求和法(ABS)和平方和开方法(SRSS)存在明显保守性，而双差组合法(DDC)又需要复杂参数分析。更关键的是，性能化抗震设计(PBEE)中广泛采用的峰值地面加速度(PGA)等参数与间隙距离的关联性研究严重不足，这成为地震风险评估的重要盲区。

为破解这一难题，研究人员开展了一项系统性研究。通过建立28组三维RC框架建筑模型（3-10层），采用22条地震动记录进行616次非线性时程分析，全面考察了20种地震动参数(GMPs)和2种谱加速度参数(S_a(T₁))与最小抗震间隙的关联规律。研究创新性地发现：Housner强度(HI)、速度谱强度(VSI)等速度相关参数与间隙距离的相关系数高达0.89-0.91，显著优于传统PGA参数(仅0.3-0.5)。基于此建立的预测模型，在保证精度的同时大幅简化了计算流程。

关键技术方法包括：1）建立28组三维非线性RC建筑模型，涵盖3-10层典型结构；2）选取22条符合TBEC-2018规范的地震动记录进行时程分析；3）计算20种GMPs及S_a(T₁)参数；4）采用统计方法评估参数与间隙距离的相关性。

【研究结果】

1. 建筑特性与建模：所有模型采用25m×20m标准平面，层高3m，通过改变柱截面(60×60cm至90×90cm)和混凝土强度(C20-C35)模拟刚度梯度，采用集中塑性铰模型模拟非线性行为。

2. 地震动参数分析：将GMPs分为速度、加速度、位移和频率四类，发现HI、VSI等速度参数与间隙距离呈强非线性正相关，而PGA、PGD等参数相关性较弱。

3. 动态分析结果：非线性时程分析显示，建筑顶层位移需求与间隙距离显著相关，当周期比(T₁/T₂)接近1时碰撞风险最高，验证了动力特性差异的关键影响。

4. 预测模型构建：基于HI、S_a1(T₁)和VSI三个参数建立的简化公式，其预测误差比DDC方法降低30%-40%，特别适用于周期比0.8-1.2的相邻建筑。

【结论与意义】
该研究首次系统揭示了不同类别GMPs与抗震间隙的量化关系，颠覆了传统认知——速度相关参数而非加速度参数才是间隙预测的最佳指标。所提出的参数化方法兼具工程实用性和理论创新性：一方面为设计人员提供了无需复杂分析的简易工具，另一方面为性能化抗震设计(