长周期地震动作用下超高层结构动力响应特征与结构损伤研究

摘要

长周期地震动主要包括远场类谐和地震动与近断层脉冲型地震动。由台湾集集地震、四川汶川大地震以及东日本大地震等包含明显长周期成分的地震灾害表明，该类地震动对超高层结构具有较大的破坏作用。本文通过比较两类长周期地震动与普通地震动的差异，从地震动的参数特征、频谱特征、不同周期结构的动力响应特征以及超高层结构的损伤指标等方面展开研究分析。
　　1）两类长周期地震动特性与普通地震动特性比较研究。对比远场类谐和地震动、近断层脉冲型地震动以及普通地震动的峰值、峰值比、强震持时、傅里叶幅值谱、希尔伯特谱、加速度反应谱、速度反应谱、位移反应谱，定性地区分了两类长周期地震动与普通地震动。采用希尔伯特-黄变换中经验模态分解方法，对固有模态函数按周期特性进行重新组合，并比较重组后加速度时程的位移谱，定量地界定长周期地震动与普通地震动。
　　2）两类长周期地震动与普通地震动作用下结构的弹塑性地震响应对比分析。采用PERFORM-3D软件，分别建立三个具有不同层高结构的有限元模型，进行弹塑性地震响应分析，得到超高层结构在多类型地震动作用下的结构响应特征，并对比长周期地震动对短、中、长周期结构的结构响应差异。
　　3）长周期地震动与普通地震动作用下，超高层建筑在结构层次上的损伤差异研究。以结构损伤整体法中结构模态损伤模型为基础，提出一种适用于超高层结构的模态损伤模型。采用PERFORM-3D软件，对超高层结构有限元模型进行多类型地震动作用下的结构损伤分析。通过对地震动作用前后结构模态差异的比较，计算超高层结构的损伤指标。比较多类型地震动作用下超高层结构的损伤指标的差异，突出长周期地震动作用对超高层结构损伤的严重程度。通过回归分析拟合出在构件不同损伤程度下的结构整体损伤指标。通过结构变形和能量的组合损伤模型，验证多模态组合的损伤模型的适用性。

目录

声明

1 绪论

1.1引言

1.2长周期地震动相关的研究现状与趋势

1.3超高层结构的发展现状及抗震分析方法

1.4本文的研究思路和内容

2 长周期地震动特性分析与界定研究

2.1引言

2.2地震动强震记录的选取

2.3长周期地震动基本特性参数分析

2.4长周期地震动与普通地震动的频谱特性分析与比较

2.5基于经验模态分解与位移反应谱的长周期地震动鉴别方法分析

2.6本章小结

3 长周期地震动作用下超高层结构的弹塑性响应分析

3.1引言

3.2 分析用地震动与结构模型参数

3.3 有限元模型的建立与验证

3.4 长周期地震动作用下超高层结构非线性地震响应比较分析

3.5 本章小结

4 长周期地震动作用下超高层结构在结构层次

4.1引言

4.2结构层次的损伤模型

4.3输入地震动与超高层结构的基本信息

4.4超高层结构地震损伤发展分析

4.5超高层结构损伤指标的计算与比较

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录 作者在读期间的研究成果