地震动摇摆分量对高柔结构地震响应的影响研究

发布时间：2020-09-29 18:05

　　 目前高柔结构是主要的设计建造结构形式,也是今后城市建设发展的趋势。传统的高柔结构抗震设计仅考虑地震动水平作用,有时还会考虑地震动竖向作用,然而大量震后结构响应研究表明,地震作用后高柔结构普遍出现摇摆倾斜现象。由于高柔结构高度较大,抗侧移刚度较小,因此地震动摇摆分量对高柔结构的影响不可忽略不计。所以,地震动摇摆分量对高柔结构的影响越来越受到学者们的重视,但是仍然局限于单独考虑地震动摇摆分量对高柔结构的影响,并没有与地震动水平分量以及竖向分量耦合作用。且目前对于地震动摇摆分量的提取方法,依然存在着不足,需要对其进行改进。本文将根据上述问题,提出新的地震动摇摆分量获取方法,利用有限元分析和振动台试验对地震动摇摆分量以及多维地震作用下高柔结构响应进行相应研究,具体研究内容如下:(1)根据谱比法的基本原理,地震动水平分量与竖向分量加速度傅里叶谱在低频范围内存在相似性,即两者之间走势基本一致,进一步利用时频特性更好且具有窗函数功能的小波变换替换原本的傅里叶变换,根据其阈值去噪原理,运用软件Matlab编制程序以及其小波工具箱中的小波去噪工具,从原始记录的Northridge地震波中提取出地震动摇摆分量。(2)设计一个振动台试验,根据试验参数相似原理,确定试验模型尺寸以及相关参数,输入包括小波变换方法获取的摇摆分量在内的多维地震,测得模型地震响应结果,对比各种工况结果可看出,地震动摇摆分量对高柔结构的地震响应影响较大。根据动力学原理及振动台试验结果,推导结构在地震动水平与摇摆耦合作用下的动力方程。运用有限元软件ANSYS对振动台试验模型进行建模,通过有限元分析与试验结果对比能够验证有限元分析的准确性。(3)根据实际工程情况,建立高柔结构在土-结构相互作用体系下的有限元模型,通过弹簧-阻尼器系统模拟粘弹性人工边界,并对上述Northridge地震波进行相应反演,输入至有限元软件ANSYS中,设置地震水平作用,地震水平与摇摆耦合作用两种工况,进行有限元数值计算,最终得出多维地震作用下高柔结构的动力响应以及地震动摇摆分量对高柔结构的地震响应影响。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU311.3
【部分图文】：

量仪器尚未成熟且仍未被广泛接受，因此目前所动摇摆分量记录数据，严重限制了学者们的研究方面从目前较为普及的地震波记录数据中，依据动摇摆分量的提取方法，其中大致可以分为两类章将具体介绍这两种摇摆分量提取方法的原理，的傅里叶变换改为时频性能更加良好的小波变换量获取方法。动论法 年代，由于大量震害研究表明，建筑结构存在摇结构产生了重大影响，学者们首先采用了弹性波动摇摆分量。其基本原理是假设空间中的一个微变形，如图 2-1 所示。

图 2-3 地震仪传感器示意图震研究中，通常忽略地震动摇摆分量的影响一章所述，地震动摇摆分量对结构响应是不个方向的作用，即三个平动方向与三个转动程可表示为：2 1 1 1 1 1 1 2 3 1 2 1 ′′ + 2ω D y ′ + ω y = x ′′ + gψ ψ ′′l + x′′θ2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 ′′ + 2ω D y ′ + ω y = x ′′ + gψ ψ ′′l + x′θ′2 2 3 3 3 3 3 3 1 1 3 2 3 ′′ + 2ω D y ′ + ω y = x ′′ + gψ / 2 ψ ′′l + x′′θ平位移；iω 为自振频率；iD 为临界阻尼系转角；il 为摆长。1x 、2x 和3x 分别对应 X 轴边第四项i mx ′θ′ 为交叉轴灵敏度，即当单摆处敏度方向的加速度响应同样敏感。因此，水

于信号的平稳部分；当尺度 j 减小时，其所涵盖信息范围缩小，分辨率提高，适用于信号的非平稳部分。根据多分辨分析理论，Mallat 提出了经典的 Mallat 算法，能够有效快速的进行信号塔式多分辨分解和重构，其主要过程为：假设信号2f (t ) ∈ L ( R)在分辨率2下近似为iH f ，则iH f 在分辨率12j 下可分解成由低通滤波器获得的j1H f 和分辨率12j 与2j之间由高通滤波器获得的细节部分j1D f ，由此可得：i i 1 i1H f H f D f = + （2-39）Mallat 算法的分解与重构过程如图 2-11 和图 2-12 所示。

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本文编号：2830073