基于概率的近断层地震作用下结构抗震性能评估

摘要

地震是破坏力巨大的自然灾害,近年来发生的强烈地震造成了巨大的生命和财产损失,这让人们对结构的抗震性能产生了浓厚的兴趣,结构抗震性能评估成为地震工程学中的重要研究领域。近年来发生的地震显示,靠近地震断层的地震动破坏性大,并且具有不同于普通地震动的独特性质,近断层地震动作用下的结构抗震性能评估就成为了地震工程学中的一个重要关注。
　　 本文利用基于概率的抗震性能评估体系来研究近断层地震动作用下的结构抗震性能评估。从近断层地震动的强度参数、近断层地区地震危险性分析、近断层地震动作用下的增量动力分析以及近断层地震动作用下的结构概率地震危险性等方面进行了研究。文章主要内容如下:
　　 (1)以弹性加速度响应谱值为近断层地震动的强度参数建立地震动的衰减关系模型。首先确定弹性加速度响应谱值的预测变量和衰减关系模型的基本形式;然后通过逐步回归和多元线性回归相结合的方法求得衰减关系模型;通过回归分析得到弹性加速度响应谱值对数标准差的预测模型。弹性加速度响应谱衰减关系模型是建立近断层地震动的非弹性位移响应谱值预测模型的基础。
　　 (2)近断层地震动强度参数研究。从响应预测角度研究非弹性位移响应谱值作为脉冲型近断层地震动强度参数的有效性,并研究非线性振子的参数设置对响应预测效果的影响;从基于概率的结构抗震性能评估角度分析非弹性位移响应谱值作为脉冲型近断层地震动强度参数的适用性。
　　 (3)以非弹性位移响应谱值作为近断层地震动强度参数评估场地地震危险性。考察脉冲周期比、强度折减系数等因素对非弹性位移响应谱值的影响;考察已有非弹性位移响应谱衰减关系模型的选用;结合本研究的弹性加速度响应谱衰减模型提出近断层地震动非弹性位移响应谱值的衰减模型,提出近断层地区场地地震危险性评价方法。
　　 (4)以非弹性位移响应谱值作为近断层地震动的强度参数进行结构增量动力分析,比较脉冲型近断层地震动和普通近断层地震动的增量动力分析结果,探讨以非弹性位移响应谱值作为近断层地震动强度参数进行增量动力分析的应用。
　　 (5)提出以非弹性位移响应谱值作为近断层地震动强度参数评估结构抗震性能的具体步骤。通过算例展示非弹性位移响应谱值在基于概率的结构抗震性能评估中的应用。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 研究现状

1.2.1 近断层地震动特征参数研究

1.2.2 地震动非弹性位移响应谱的研究

1.2.3 基于地震动强度参数的结构抗震性能评估

1.3 现有研究的不足之处

1.4 本文的主要研究工作及内容安排

第2章 近断层地震动的衰减关系模型研究

2.1 引言

2.2 地震记录的选择与处理

2.3 衰减关系模型的选取

2.4 统计回归

2.4.1 回归方法与回归分析

2.4.2 回归结果

2.5 衰减关系模型的分析及评估

2.5.1 衰减关系模型的拟合效果

2.5.2 与已有衰减模型的比较

2.6 加速度响应谱值的对数标准差的回归关系模型

2.7 本章小结

第3章 非弹性位移响应谱值作为近断层地震动强度参数的适用性研究

3.1 引言

3.1.1 结构的非线性响应预测

3.1.2 结构抗震性能评估

3.2 利用非弹性位移响应谱值预测结构响应的研究

3.2.1 数值分析模型及采用的地震动记录

3.2.2 非弹性位移响应谱值预测结构非线性响应的有效性研究

3.2.3 非线性振子屈服位移选取的试探性研究

3.3 非弹性位移响应谱值Sdi作为脉冲型近断层地震动强度参数的适用性

3.3.1 强度参数的有效性和充分性

3.3.2 强度参数的比例调整鲁棒性

3.3.3 地震动强度参数的应用

3.4 本章小结

第4章 基于非弹性位移响应谱值的近断层场地地震危险性

4.1 引言

4.2 已有的非弹性位移响应谱值Sdi衰减关系模型

4.3 近断层地震动的非弹性位移响应谱衰减关系研究

4.3.1 强度折减系数和振子周期对非弹性位移比SdiSde的影响

4.3.2 脉冲周期比T/Tp对非弹性位移比SdiSde的影响

4.3.3 衰减关系模型的验证

4.4 基于非弹性位移响应谱值Sdi的场地概率地震危险性分析

4.4.1 场地地震危险性分析

4.4.2 基于Sdi的场地地震危险性分析

4.5 本章小结

第5章 基于非弹性位移响应谱值的结构增量动力分析

5.1 引言

5.2 结构的增量动力分析理论

5.3 近断层地震动作用下的结构增量动力分析

5.3.1 典型的单条地震记录增量动力分析曲线

5.3.2 多条地震记录的增量动力分析曲线(簇)

5.3.3 统计增量动力分析曲线

5.4 统计增量动力分析曲线的应用

5.4.1 概率分布拟合

5.4.2 极限状态的定义

5.5 本章小结

第6章 基于非弹性位移响应谱值的结构概率抗震需求分析

6.1 结构抗震性能评估方法概述

6.2 基于概率的结构抗震性能需求分析

6.3 近断层地震动作用下的结构抗震性能评估

6.3.1 算例1—桥梁墩柱

6.3.2 算例2-钢筋混凝土多层框架

6.4 基于地震动强度参数的概率地震需求分析方法的关键及存在问题

6.5 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录A:近断层地震记录的选择

作者简历

攻读博士期间所发表的学术论文

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