近断层强震作用下建筑结构振型响应贡献分析

摘要

当前，世界上频繁发生的地震造成了严重的工程结构破坏，也给人类社会带来重大的人员伤亡和经济损失。因此，为了减少地震带来的各种破坏和灾害损失，加强建筑结构地震动力响应分析和抗震减震设计的研究是非常有必要的。近断层地震动因为其明显的大幅值、长周期脉冲运动，且造成很大的结构破坏而受到地震工程界的密切关注。建筑结构抗震设计的首要任务是进行结构地震响应分析，常用的抗震分析振型分解法通常根据振型贡献系数确定参与振型数，对于高层建筑的速度响应计算误差较大，且对于近断层地震动的适用性也需要深入研究。
　　本文引入地震振型贡献系数的概念以克服振型贡献系数确定参与振型数的缺点，进行了近断层强震作用下剪切型框架建筑结构、剪切型和弯曲型悬臂梁建筑结构的振型响应贡献分析。主要研究内容如下：
　　首先，以剪切型框架建筑结构为例，考察基于地震振型贡献系数的结构地震响应分析的优势和合理性。选取30条向前方向性脉冲、滑冲脉冲和无脉冲近断层地震动记录计算出近断层强震作用下的地震振型贡献系数，对地震振型贡献系数、振型贡献系数与近断层强震作用下的地震振型贡献系数进行比较。研究表明地震振型贡献系数反映了地震动对结构振型响应的动态效应，且结构位移地震振型贡献系数与速度地震振型贡献系数不同，地震振型贡献系数比振型贡献系数能更准确地反映结构振动的振型贡献。当选取脉冲型近断层地震动记录时，地震振型贡献系数仍然能准确地反映振型对位移和速度的贡献，振型贡献系数也能准确地度量振型对位移的贡献，但是当选取无脉冲近断层地震动记录时，使用振型贡献系数求解振型对速度的贡献很不准确。然后，分别使用地震振型贡献系数和振型贡献系数计算建筑结构地震响应所需参与振型数，利用振型分解法求解剪切框架结构的位移和速度地震响应，比较发现，使用地震振型贡献系数求得所需振型数更为合理，由此计算的结构动力响应具有很高的精度。
　　其次，分别进行剪切型和弯曲型悬臂梁建筑结构的振型响应贡献分析。结果表明，对于剪切型悬臂梁建筑结构，使用地震振型贡献系数求取所需参与振型数可以准确求解地震反应。当层数少时，使用振型贡献系数求解的参与振型数是合理的，但是当层数变多时，使用振型贡献系数计算出的地震反应精度越来越低，特别是速度反应。对于弯曲型悬臂梁建筑来说，不管层数是多是少，使用振型贡献系数计算出的地震反应都不准确，而使用地震振型贡献系数计算的地震反应都很准确。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 建筑抗震分析振型数选取国内外研究现状

1.3 近断层地震动作用下建筑结构地震响应研究现状

1.4 论文主要工作

2 振型分解法和地震振型贡献系数

2.1 弹性反应谱的基本概念

2.2 结构抗震分析的振型分解法

2.3 地震振型贡献系数

2.4 本章小结

3 剪切型框架结构地震动力响应分析

3.1 引言

3.2 剪切型框架结构的位移和速度地震振型贡献系数

3.3 近断层强震作用下剪切型框架结构的地震振型贡献系数

3.4 剪切型框架结构地震振型贡献系数的对比

3.5 基于振型贡献系数和地震振型贡献系数求解框架结构地震反应

3.6 本章小结

4 剪切型悬臂梁建筑的地震动力响应分析

4.1 引言

4.2 剪切型悬臂梁结构的位移和速度地震振型贡献系数

4.3 近断层强震作用下剪切型悬臂梁建筑的地震振型贡献系数

4.4 剪切型悬臂梁地震振型贡献系数的比较

4.5 基于地震振型贡献系数的剪切型悬臂梁地震响应分析

4.6 本章小结

5 弯曲型悬臂梁建筑的地震动力响应分析

5.1 引言

5.2 弯曲型悬臂梁建筑结构的位移和速度地震振型贡献系数

5.3 近断层强震作用下弯曲型悬臂梁建筑的地震振型贡献系数

5.4 弯曲型悬臂梁地震振型贡献系数的比较

5.5 基于地震振型贡献系数的弯曲型悬臂梁地震响应分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢