山地地震动特性及其对掉层框架结构的地震响应影响研究

发布时间：2017-08-16 20:28

  本文关键词：山地地震动特性及其对掉层框架结构的地震响应影响研究

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【摘要】：山地地震动受局部场地效应影响显著,其幅值、相位和频谱会因为局部不规则地形、土层条件不同而存在差异,有必要对山地地震动特性进行研究。山地建筑结构,其底部地基基础的标高不同。考虑局部场地效应时,不同标高接地部位的地震动就会有差异性,其可能对结构产生不利影响。在理解山地地震动特性基础上,开展考虑输入地震动差动的山地建筑结构抗震性能研究具有重要的工程应用价值。论文利用国内外四组山地地形台阵的地震动记录,通过记录时程的幅值、傅氏谱、反应谱分析,对比分析了山地地形对地震动的影响。基于自贡西山公园地形台阵记录,根据地形设计掉层框架结构算例,分别以下接地处实际地震动、上接地处实际地震动的一致输入模型及考虑上、下接地处实际地震动的多点输入模型,对比分析了山地地震动对结构地震响应的影响。基于有限元分析模型,考虑山地地形条件,详细分析了水平向和竖向地震动多点输入对掉层框架结构地震响应的影响。论文的主要结论有:(1)基于四组山地地形台阵实际地震动特性分析,发现:局部地形无论是基岩还是土层,不同台站的地震动均存在差异。相对而言,土层的差异性更大;山地台阵中相邻台站的地震动存在一定的时程加速度、速度和位移的差动。山地建筑结构地震响应分析中宜考虑地震动输入差异问题。(2)水平地震作用下,考虑多点输入时,掉层框架结构掉层部分的位移、剪力较一致地震动输入均有放大效应。无论采用上接地的地震动,还是采用下接地的地震动,一致地震动输入计算的掉层框架结构掉层部分结果均偏不安全。(3)竖向地震作用下,考虑多点输入时,相比一致地震动输入,上接地和掉层部分的柱弯矩的放大效应较明显;对靠近上接地层(结构竖向)的柱弯矩,靠近陡坎边缘(结构横向)的柱弯矩和轴力需特别关注;掉层部分的层数越多,放大效果越明显。掉层框架结构的竖向地震作用效应不宜忽略。
【关键词】：局部场地效应 地震动 传递函数 多点输入 掉层结构
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU311.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 选题背景和研究意义9-10
• 1.2 山地地震动特性研究现状10-12
• 1.2.1 局部场地效应10-11
• 1.2.2 地震动特性11-12
• 1.3 山地建筑结构的研究现状12-13
• 1.4 地震动多点输入研究现状13-14
• 1.4.1 多点输入的反应特性13
• 1.4.2 多点输入的分析方法13-14
• 1.5 本文主要研究内容14-17
• 2 山地地震动特性分析17-61
• 2.1 引言17
• 2.2 USGS Parkfield台阵观测数据分析17-29
• 2.2.1 USGS Parkfield台阵资料17-18
• 2.2.2 Stone Corral台阵观测记录时程幅值分析18-20
• 2.2.3 Stone Corral台阵观测记录频谱分析20-23
• 2.2.4 Stone Corral台阵分析小结23-24
• 2.2.5 Turkey Flat台阵观测记录时程幅值分析24-26
• 2.2.6 Turkey Flat台阵观测记录频谱分析26-29
• 2.2.7 Turkey Flat台阵分析小结29
• 2.3 SMART 1 台阵观测数据分析29-36
• 2.3.1 SMART 1 台阵资料29-31
• 2.3.2 SMART 1 台阵观测记录时程幅值分析31-33
• 2.3.3 SMART 1 台阵观测记录频谱分析33-36
• 2.3.4 SMART 1 台阵分析小结36
• 2.4 自贡西山公园地形台阵观测数据分析36-60
• 2.4.1 自贡西山公园地形台阵资料36-38
• 2.4.2 自贡西山公园地形台阵观测记录数据修正38-41
• 2.4.3 自贡西山公园地形台阵观测记录时程幅值分析41-42
• 2.4.4 自贡西山公园地形台阵观测记录频谱分析42-58
• 2.4.5 自贡西山公园地形台阵观测记录时程差动分析58-59
• 2.4.6 自贡西山公园地形台阵分析小结59-60
• 2.5 本章小结60-61
• 3 基于自贡台站记录掉层框架结构地震响应分析61-77
• 3.1 引言61
• 3.2 掉层框架结构算例设计61-62
• 3.3 掉层框架结构地震响应分析模型62-67
• 3.3.1 分析方法62-64
• 3.3.2 地震动的输入64-65
• 3.3.3 地震动多点输入的实现及验证65-67
• 3.4 算例结构地震响应特征67-75
• 3.4.1 水平向地震作用下结构地震响应特征67-71
• 3.4.2 竖向地震作用下结构地震响应特征71-74
• 3.4.3 小结74-75
• 3.5 本章小结75-77
• 4 地震动多点输入对掉层框架结构地震响应影响分析77-131
• 4.1 引言77
• 4.2 算例设计77-79
• 4.2.1 算例设计考虑的影响因素77
• 4.2.2 设计算例77-79
• 4.3 输入地震动79-88
• 4.3.1 基岩地震动的选取79-80
• 4.3.2 基于有限元分析的多点输入地震动80-82
• 4.3.3 基于传递函数计算的多点输入地震动82-83
• 4.3.4 两种模型生成的多点输入地震动对比分析83-87
• 4.3.5 地震动的生成87-88
• 4.4 水平向地震作用下掉层框架结构地震响应特征88-114
• 4.4.1 层间位移88-93
• 4.4.2 层剪力93-98
• 4.4.3 边柱剪力98-103
• 4.4.4 边柱轴力103-108
• 4.4.5 上接地层柱剪力108-112
• 4.4.6 基底剪力112-114
• 4.5 竖向地震作用下掉层框架结构地震响应特征114-127
• 4.5.1 边柱弯矩114-118
• 4.5.2 边柱轴力118-121
• 4.5.3 上接地层柱弯矩121-124
• 4.5.4 上接地层柱轴力124-127
• 4.6 地震动多点输入问题探讨127-129
• 4.6.1 规律的总结与分析127-128
• 4.6.2 掉层框架结构考虑地震动多点输入的探讨128-129
• 4.7 本章小结129-131
• 5 结论与展望131-133
• 5.1 主要工作131
• 5.2 主要结论131-132
• 5.3 展望132-133
• 致谢133-135
• 参考文献135-139
• 附录139-153
• A. 自贡西山公园地形台阵各时程曲线139-144
• B. 土层地震反应生成的地震动加速度时程144-153

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