地震动确定方式对框架结构地震响应影响分析

摘要

从以往的研究经验上看，结构化模型、结构地震响应分析及抗震设计原则的基础理论研究较为丰富，而针对不同地震动确定方式下结构地震响应的差异化研究较为匮乏。一般来说，输入地震动间的差异往往对结构地震响应具有较大影响，但是影响的差异化程度具体如何仍尚待研究。故本文以框架结构为例，致力于研究不同地震动确定方式对结构地震响应影响的差异性，以便为框架结构时程分析确定输入地震动提供相关建议和参考。 本文分别以3层、6层框架结构为基本模型，以选取典型地震动时程、设计谱生成人工波、设计谱选取实际波、汶川地震实际地震动记录、EXSIM程序模拟地震动为5种不同的地震动确定方式各自选取了8条输入地震动进行时程分析，以输入时程的加速度反应谱、框架结构响应的顶部位移峰值、基底剪力峰值、层间位移角、顶部加速度峰值为评价指标，系统地分析、比较了两个框架在小、中、大震3种地震动强度作用下结构地震响应的均值、5种地震动确定方式之间的结构响应差异性以及相应的离散程度。 分析结果表明：在不同地震反应指标中，5种地震动确定方式对不同框架结构产生的影响规律趋于一致。其中，输入典型地震动时程时的结构地震响应最大，EXSIM模拟地震动最小，设计谱生成人工波、设计谱选取实际波以及汶川实际地震动导致的结构响应处于中等水平，但不同地震动方式之间的差异大小随地震反应参数、结构高度呈现不同的变化；同时，各种方式选取输入地震动的离散程度不同，汶川实际地震动和典型地震动时程离散较高、设计谱生成人工波方式离散最低，设计谱选取实际波和EXSIM模拟地震动离散程度适中。由此可以看出，不同地震动确定方式对框架结构地震响应影响的差别较大，而且每种地震动确定方式选取输入地震动时程间也具有明显的离散性，工程用框架结构时程分析时应根据地震反应参数、离散要求程度等实际情况选择相应的地震动确定方式以获取合理的输入地震动。本文分析、总结得到的各种地震动确定方式在框架结构地震响应中的影响表现，可以较好的为建筑抗震设计确定输入地震动提供建议和参考。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 研究方法和国内外研究现状

1.2.1 结构地震响应分析方法概述

1.2.2 输入地震动确定方法概述

1.3 本文主要工作

2 结构有限元分析模型

2.1 OpenSEES简介

2.2 多层框架模型设计

2.2.1 几何参数及平面布置

2.2.2 梁柱截面配筋

2.3 基于OpenSEES的纤维梁柱有限元模型

2.3.1 混凝土材料本构模型

2.3.2 钢筋材料本构模型

2.3.3 抗剪刚度及抗扭刚度计算

2.3.4 纤维截面划分

2.4 本章小结

3 不同地震动输入的确定方式

3.1 典型地震动时程

3.2 设计谱生成人工波

3.2.1 场地条件

3.2.2 结果生成及离差评价

3.3 设计谱选取实际地震动时程

3.3.1 实际地震动时程记录初筛

3.3.2 两频段选波方法

3.3.3 基于两频段选波方法的二次筛选及结果评价

3.4 汶川实际地震动时程的选取和确定

3.4.1 场地条件及目标台站筛选

3.4.2 目标台站时程记录处理

3.5 模拟汶川实际地震动时程

3.5.1 随机有限断层法

3.5.2 震源模型建立及模拟参数设置

3.5.3 模拟结果评价

3.6 本章小结

4 框架结构地震动时程分析

4.1 结构地震动输入

4.2 框架结构时程分析评价指标及反应结果

4.2.1 加速度反应谱

4.2.2 顶部位移峰值

4.2.3 基底剪力峰值

4.2.4 层间位移角

4.2.5 顶部加速度峰值

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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