长持时与多波包地震动作用下的结构反应

摘要

强震动的持时对于结构破坏是一个重要因素,而现行的抗震设计规范并未考虑持时对结构地震响应的影响。本文首先对典型汶川强地震动记录长持时、多波包等特点进行了分析,继而计算分析了强震动持时对于典型框架结构反应的影响。主要研究工作内容和成果如下:
　　 1.简要介绍了目前常用的五种地震动持时定义,统计分析了汶川地震动持时特点,并应用能量持时分析了断层方向性效应对强震动持时的影响。
　　 2.针对地震动记录的上下盘效应,沿垂直断层方向统计了典型强地震动记录傅里叶谱的平均周期和卓越频率。分析结果表明,在相同断层距条件下,上盘卓越频率明显高于下盘。
　　 3.总结了汶川强地震动记录多波包记录的分布特点,分析了产生该现象的因为,并基于时程包络函数对多波包地震动记录进行了分离。
　　 4.以幅值、频谱相近,持时不同的地震动时程作为输入,利用有限元通用软件ANSYS对两个框架结构建立分析模型,并进行结构弹性、弹塑性地震响应分析。计算结果表明地震动持时的长短对结构动力响应影响较明显。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文研究背景与意义

1.2 强震动观测历史与现状[35]

1.3 地震动特征

1.3.1 地震动三要素

1.3.2 断层破裂的方向性效应[11]

1.3.3 断层破裂的上下盘效应[11]

1.3.4 高频衰减

1.4 结构地震反应分析方法

1.4.1 静力法[5]

1.4.2 反应谱方法

1.4.3 动力法

1.5 汶川地震强震动加速度记录概述

1.6 本文研究内容

第二章 汶川地震强震动持时研究

2.1 强震动持时定义

2.1.1 记录持时

2.1.2 反应持时[18]

2.2 汶川地震动记录持时的统计分析

2.3 方向性效应对地震动持时的影响

2.4 本章小结

第三章 汶川地震动频谱分析

3.1 频谱分析简介

3.1.1 傅里叶变换

3.1.2 地震动记录的傅里叶谱

3.1.3 地震动频谱的特征参数

3.2 参考断层确定

3.3 分析数据源及傅里叶幅值谱平均周期Tm

3.3.1 记录数据选择

3.3.2 傅里叶幅值谱平均周期Tm

3.4 上下盘地震动频谱特征对比分析

3.5 本章小结

第四章 多波包地震动特征分析

4.1 汶川地震动加速度记录分布特征

4.2 汶川地震动多波包记录分离方法

4.2.1 加速度时程包络函数

4.3 汶川地震典型加速度多波包记录分离及频谱分析

4.3.1 单波包分离

4.3.2 分离单波包频谱分析

4.5 本章小结

第五章 结构弹性地震反应分析

5.1 ANSYS单元类型选择与结构建模

5.1.1 ANSYS单元选择[1]

5.1.2 结构实例与建模

5.2 模态分析

5.3 弹性地震反应分析

5.3.1 输入地震动记录

5.3.2 地震作用与统计参数

5.3.3 十层框架弹性地震反应分析

5.4 本章小节

第六章 结构弹塑性地震反应分析

6.1 弹塑性分析基本知识

6.1.1 混凝土材料模型

6.1.2 随动强化理论

6.1.3 Von Mises屈服准则

6.2 结构实例建模

6.3 十一层框架结构模态分析

6.4 十一层框架结构弹塑性地震反应分析

6.4.1 输入地震波

6.4.2 EL CENTRO和TRFT地震动作用下结构弹塑性反应

6.4.3 典型汶川地震记录作用下的结构弹塑性反应

6.5 本章小节

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间主要参与的课题

攻读硕士期间发表的论文