地震动特性对MDOF体系总输入能量谱影响的研究

摘要

结构在地震作用下的能量反应分析主要受两方面因素的影响，一是结构的动力特性，二是输入地震动的特性。本文针对地震动三要素对弹性及弹塑性多自由度体系输入能量谱的影响规律展开研究。主要的工作和结论如下：
　　（1）地震波的选取及分组
　　基于太平洋地震中心网站提供的地震波及相应的基于反应谱选波程序，采用二次分组的全频段选波方法，选出用于分析的地震波为共11组，每组10条。验证了傅里叶谱平均周期??作为衡量地震波频谱成分的合理性
　　（2）多自由度体系总输入能量谱的理论推导及MATLAB编程
　　在单自由度体系总输入能增量公式基础上，推导出MDOF体系的总输入能增量表达式。并编制了多自由度体系的总输入能时程及输入能量谱曲线的计算程序。
　　（3）分析研究了地震动三要素对弹性及弹塑性 MDOF体系输入能量谱影响的规律，并经增强样本容量的验证，所得主要结论为：
　　①幅值方面：多自由度体系的输入能量谱值与地面峰值加速度（PGA）的 k次方成正比，对于弹性多自由度体系k等于2，对于弹塑性多自由度体系k的取值在1.64～1.91之间。
　　②频谱方面：地震动的长周期频谱分量越多（平均傅里叶谱周期??越大），结构的输入能量谱值越大；随着地震动长周期频谱分量比重的的增加（平均傅里叶谱周期??增大），多自由度体系的输入能量谱峰值整体向长周期方向移动。
　　③强震持时方面：持时越长，总输入能越大，对应的输入能量谱值越大；70％能量持时在10s以下的地震波对于较硬场地土不敏感，而对于较软场地土敏感。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 选题背景

1.2 抗震设计方法的演进

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的研究目的和主要内容

2 地震动的选取与分组

2.1 强震记录的选取

2.2 幅值指标的确定

2.3 频谱指标的确定

2.4 强震持时指标的确定

2.5 本章小结

3 多自由度体系输入能量谱理论推导及编程

3.1 单自由度弹塑性体系两种总输入能的定义

3.2 单自由度弹塑性体系地震动总输入能增量公式

3.3 多自由度体系总输入能增量公式

3.4 弹塑性体系恢复力模型

3.5 MATLAB相关程序的编制

3.6 本章小结

4 地震动三要素对多自由度体系输入能量谱的影响

4.1 模型基本情况

4.2 地震动三要素对弹性多自由体系输入能量谱的影响

4.3 地震动三要素对弹塑性MDOF体系输入能量谱的影响

4.4 样本容量对弹塑性多自由度体系输入能量谱的影响

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要工作及结论

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录

A. 本文选用的地震波参数汇总

B. 不同分组的地震波反应谱

C. MATLAB相关程序汇总