地震动速度脉冲对巨型结构体系地震响应影响研究

发布时间：2019-07-30 20:14

【摘要】：以巨-子结构抗震体系、隔震体系以及智能隔震体系为研究对象,选择4组具有速度脉冲特性的实际地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,采用数值分析方法分别计算在有、无速度脉冲的地震动激励下三种结构体系的地震响应,探讨地震动的速度脉冲对巨型结构体系在不同控制策略下地震响应的影响。研究结果表明:三种结构体系在速度脉冲型地震动作用下的地震响应大部分要大于无速度脉冲型的地震响应,近断层地震动的速度脉冲对巨-子结构抗震体系、隔震体系以及智能隔震体系的地震响应均有一定的不利影响。智能隔震体系对速度脉冲地震动较为敏感,但能有效地减小隔震层位移。
【图文】：

１～４层楼板连接的子结构，子结构与主结构的质量比取１．５，子结构的层剪切刚度为４×１０８Ｎ／ｍ，子层数为６层。当子结构与主结构之间固结时定义为巨－子结构抗震体系，当子结构与主结构之间利用隔震装置连接时定义为隔震体系，而巨－子结构智能控制体系是在隔震体系的基础上，在１～４层楼板的隔震层处增设智能控制装置，其目的是降低隔震结构在遭受强震时由于隔震层出现过大的位移导致的结构倾覆危险。本文选用的控制装置是ＳＭＡ－压电复合智能隔震装置（图１），图１ＳＭＡ－压电阻尼器工作原理图Ｆｉｇ．１ＴｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍｏｆＳＭＡ－ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄａｍｐｅｒ８４４地震工程学报２０１７年

地震动速度脉冲对巨型结构体系地震响应影响研究

从而可实现对阻尼力的智能控制。当地震动结束后，依靠ＳＭＡ丝的超弹性恢复力，可使智能阻尼器已偏离平衡位置的滑动钢板自动恢复到震动前的平衡位置。当地震震动发生而叠层压电驱动器不能正常工作时，ＳＭＡ丝的拉伸变形会增大，其超弹性耗能能力也会增强，可起到被动控制作用［１６］。为了方便分析，本文采用串联质点系模型模拟主结构，将子结构简化为多个质点，采用Ｋｅｌｖｉｎ模型来模拟隔震层，在隔震层处施加ＳＭＡ－压电阻尼器这种控制装置而形成智能隔震模型。三种体系的分析模型如图２所示。图２分析模型Ｆｉｇ．２Ａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｍｅｇａ－ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ２输入地震动从速度脉冲型地震动的实际地震动记录中选取４条峰值加速度、峰值速度和脉冲周期都具有代表性的记录。表１为所选地震动记录的相关参数。图３为所选速度脉冲型地震动记录的加速度时程、速度时程。本文采用李小军等［１３－１４］提出的基于地震动峰值加速度、峰值速度和峰值位移分别主要由地震动的高频段、中频段和低频段成分决定的原理，采用重点调整不同频段（中频段和低频段）的傅氏幅值谱的方式来实现对地震动峰值速度和峰值位移控制的方法，针对每一条带有速度脉冲的实际地震动记录，根据记录计算的加速度反应谱分别拟合反应谱，，以合成４条人工地震动时程。这些人工地震动时程不再具有速度脉冲特性，但具有相同的加速度反应谱和相近的时程强度包络。地震动记录Ａ１对应的人工地震动记为Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３和Ａ１４；地震动记录Ａ２对应的人工地震动记为Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３和Ａ２４；地震动记录Ａ３对应的人工地
【作者单位】：中国地震局地球物理研究所;北京工业大学建筑工程学院;
【基金】：北京市自然科学基金资助项目(8174081) 国家自然科学基金(51608491,U1434210)
【分类号】：TU311.3

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