结构抗震能量分析方法中输入能量谱特性研究

发布时间：2020-05-23 00:02

【摘要】：地震作用下的结构响应实质上是能量的输入、转化与耗散的过程,从能量角度研究结构抗震性能可以揭示结构响应的本质规律。因此,能量的抗震理论与设计方法自提出以来,一直都是抗震工程界的热门研究领域,其中地震动总输入能量的确定是发展基于能量的抗震设计方法需解决的首要问题。关于地震动输入能量谱研究已经有较多的成果,但普遍严重依赖于样本与假定,无法得到一致认可的结构输入能量谱设计表达式。鉴于单自由度体系输入能量谱是地震动总输入能研究的关键基础,本文拟以更具普适性的地震动记录为基础,通过大量分析计算,研究多种场地条件下单自由度体系输入能量谱的影响因素与分布规律,进而提出建议的设计表达式。为实现上述目标,本文的主要研究工作和结论如下:(1)输入能量谱的理论推导以及分析程序编写根据单自由度体系能量反应与时程分析的基本原理,在Matlab软件平台上完成基于双线性恢复力模型的弹塑性单自由度体系输入能量谱及其相关地震动参数计算程序的编写。(2)输入能量谱基本规律与模型选择分析三类场地条件下地震动记录输入能量谱基本规律,为设计输入能量谱研究奠定基础。基于输入能量谱分布特征,提出输入能量谱的研究方法,筛除双峰型异常地震动记录,选用筛除后的259条地震动记录作为研究样本,并确定了三段式输入能量谱模型的合理性。(3)提出建议的单自由度体系弹性设计输入能量谱将输入能量谱等效为输入能量谱峰值_(max)与归一化输入能量谱乘积的形式,分别从峰值和归一化谱两个角度进行设计输入能量谱的研究。通过相关性分析提出地震动参数_(se)及其衰减规律,以此确定适用于不同情况下的_(max)回归值。再结合建议的归一化输入能量谱,得到适用于不同场地条件的弹性设计输入能量谱。(4)弹塑性单自由度体系设计输入能量谱的计算方法利用大量弹塑性分析,分别针对阻尼比、延性系数对输入能量谱修正系数的影响规律进行研究,基于弹性设计输入能量谱的成果,提出任意阻尼比与延性系数组合的弹塑性单自由度体系设计输入能量谱的计算方法。
【图文】：

界面图,数据库,界面,覆盖范围

重庆大学硕士学位论文震动记录。数据库提供的地震动记录来源于全球观测台站收集到的各类不同场地条件、不同震源机制、以及不同震级—震中距组合的地震动记录，可保证提供的数据样本具有较高的覆盖范围。考虑到针对输入能量谱的研究分析对于地震动记录样本的数据质量与覆盖范围要求，NGA 地震动据库一方面能提供充足且满足样本要求的地震动记录，另一方面也能较为便利地进行数据筛选。因此，本文所有的地震动记录样本均来源于 NGA 地震动数据库。

恢复力模型,双线性,逐步积分法

图 3.1 双线性恢复力模型Fig. 3.1 Bilinear hysteretic model性恢复力模型的拐点处理性恢复力模型中，结构在弹性与弹塑性状态之间发生的转变，此时对应双线性恢复力模型中斜率为与的两段被称为拐点。对于逐步积分法，其最重要的假设就是结步长内不发生改变。对于双线性恢复力模型，当结构所不发生状态改变时，结构的刚度为定值，此时满足逐步积用逐步积分法的过程中，拐点出现具有随机性，大概率。此时，逐步积分法的假定不再满足，直接按照逐步积应将会存在一定的误差，因此需要采用合理的方式进行度。积分法中，，拐点处理是确保计算结果准确性的关键问题质上就是找到结构发生刚度转化的时间点，在其基础上
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11

【参考文献】