远场长周期地震动强度指标和频谱特性指标研究

发布时间：2017-07-18 04:17

  本文关键词：远场长周期地震动强度指标和频谱特性指标研究

  更多相关文章： 远场长周期地震动 超高层建筑 Miranda模型 强度指标 频谱特性指标

【摘要】：近年来,随着社会经济发展,超高层建筑、高耸结构、大跨度桥梁等长周期结构大量兴建,这些长周期结构易与远场长周期地震动中的低频成分发生类共振反应,引起结构的强烈震动甚至破坏,因此长周期结构在抗震设计时要注意远场长周期地震动的影响。抗震设计采用时程分析时需要以某个指标来选择与调整地震动的输入,目前对于长周期结构抗震设计用的强度指标研究的相对较少,有必要进一步研究适合长周期结构的地震输入的强度指标和频谱特性指标。本文利用ANSYS有限元软件建立了超高层结构的简化模型(Miranda模型),对模型进行时程分析得到顶点位移和最大层间位移,分析地震动强度指标和频谱特性指标与结构顶点位移和最大层间位移的相关性和离散性,以及相关性受结构周期和阻尼比的影响规律。本文主要工作和结论如下:1.确定了远场长周期地震波的选波原则,依此原则选出了本文所用来研究的19条远场长周期地震波,并对地震波进行校正处理,提取地震波相关的强度指标和频谱特性指标。2.利用ANSYS软件建立了五个不同高度(50、75、100、120和150层)的超高层建筑简化模型,对五个模型进行时程分析,改变结构阻尼,提取模型的顶点位移和最大层间位移。3.分别分析地震动强度指标和频谱特性指标与顶点位移和最大层间位移的相关性和离散性。结果表明,在强度指标方面:PGA、Sa(T1)和Sd(T1)与顶点位移相关性随阻尼比ξ增加而增加,PGV和PGD与顶点位移相关性总体上随阻尼增大在增大,aS与顶点位移相关性受阻尼比ξ影响不大,Sa(T1)与顶点位移相关性都保持在0.8以上,且离散性低,建议采用Sa(T1)来表征超高层建筑的顶点位移;PGA、PGD、Sd(T1)和aS与最大层间位移相关性随阻尼比ξ增加而增加,PGA、Sa(T1)与最大层间位移相关性受阻尼比影响规律不明显,PGV指标相关性在个周期段平稳,且保持在0.84以上,故建议采用PGV来表征超高层建筑的最大层间位移。在频谱特性指标方面:在T=8s前,各频谱指标与顶层位移相关性受阻尼比影响较小,T=8s之后,除Tpv外,各指标的相关性随阻尼比的增多而减小,Tmh与顶点位移相关性最高达到0.75,且本身离散度才0.35,故建议采用Tmh指标作为频谱特性指标来表征超高层建筑的顶点位移;PTV、PTD、Tc、gT与层间位移相关性随着阻尼比的增加而加大,PTA、Tmh指标与层间位移相关性受阻尼比影响较小,Tg、Tmf与层间位移相关性在T=8s后随阻尼比的增大而减小,Tmf指标与层间位移相关性在各周期段内较稳定,保持在0.65左右,且其离散度最低,故建议采用Tmf指标作为频谱特性指标来表征超高层建筑的最大层间位移。
【关键词】：远场长周期地震动 超高层建筑 Miranda模型 强度指标 频谱特性指标
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.9;TU352.11
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 主要符号说明9-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究的背景和意义10-11
• 1.2 超高层建筑的发展状况11
• 1.3 地震动强度指标国内外研究状况11-13
• 1.4 地震动频谱特性指标国内外研究状况13-14
• 1.5 本文研究主要内容14-15
• 第二章 结构分析模型和远场长周期地震波的选取15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 模型的建立15-20
• 2.2.1 弯曲-剪切耦合梁模型简介15-18
• 2.2.2 有限元建模18-20
• 2.3 远场长周期地震波的选择20-22
• 2.3.1 远场长周期地震动的参数20-21
• 2.3.2 本文远场长周期地震动的选波原则21-22
• 2.4 地震波的校正22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 远场长周期地震动强度指标24-45
• 3.1 引言24
• 3.2 地震动强度指标24-29
• 3.2.1 主要的地震动强度指标24-27
• 3.2.2 本文所研究的地震动强度指标27-29
• 3.3 结构的阻尼和位移响应29-31
• 3.3.1 结构的阻尼29-30
• 3.3.2 结构的位移响应30-31
• 3.4 强度指标与位移响应相关性和离散性的评价方法31
• 3.5 相关性和离散性分析31-44
• 3.5.1 各强度指标与顶层位移相关性分析32-35
• 3.5.2 各强度指标与顶层位移离散性分析35-37
• 3.5.3 各强度指标与最大层间位移相关性37-41
• 3.5.4 各强度指标与最大层间位移离散性分析41-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 远场长周期地震动频谱特性指标45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 希尔伯特-黄变换原理45-48
• 4.2.1 经验模态分解法45-47
• 4.2.2 Hilbert谱分析47-48
• 4.3 频谱周期参数指标48-52
• 4.4 频谱特性指标与顶点位移相关性分析52-56
• 4.5 各频谱指标与最大层间位移的相关性分析56-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 结论与展望61-63
• 5.1 主要结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-68
• 个人简历 在读期间发表的学术论文68-69
• 致谢69

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本文编号：556012