非平衡人造地震动反应谱拟合技术研究

论文摘要

近年来随着我国经济建设的高速发展,高层建筑、超高层建筑、大跨度桥梁、不规则建筑以及特殊结构建筑物不断增加。这就对当前的抗震设计提出了更高的要求。在对上述复杂而重要的建筑结构进行抗震设计过程中,需要对结构物在地震动作用下的整个过程进行动力分析。这就需要有足够数量的、满足一定地震环境和场地条件的地震动时程作为结构动力分析的输入,其来源主要有两个方面:实际观测的地震动记录和人造地震动时程。受到我国观测强震条件的限制,当前观测的地震记录难以满足工程抗震设计的要求,因此需要提供满足不同场地条件以及地震环境的人造地震动。地震动的反应谱的拟合是人造地震动所要面对的基本研究课题,很多学者给出了多种研究方法。本文提出一种在传统的通过调整傅立叶幅值谱以拟合目标反映谱的基础上根据不同的场地条件和地震环境引入非平稳的相位来拟合目标反应谱。从大量的地震动实测记录中,得到其非平稳相位谱再应用于人造地震动反应谱拟合过程中,这本身就提高了人造地震动的宏观特性和准确性,能够真实的体现人造地震动受不同的场地特性和地震环境的影响。本文主要研究进展有三个方面:一方面,本文编制、调整人造地震动反应谱拟合的计算程序,并通过数值计算在实测的各地区地震动时程中得到傅立叶幅值谱和相位谱,作为程序输入,从而得到真正意义上的非平稳人造地震动。并提出了非平稳人造地震动反应谱拟合的工作步骤及重点解决问题。另一方面,为满足重要工程对设计地震动的需要,本文研究了一种考虑场地附近天然地震记录数据相位非平稳特性、同时拟合PGA、PGV和SA(T)的人造地震动技术,区域强震记录提取的天然地震动非平稳相位,进行了非平稳人造地震动的合成。研究成果可为人造地震动反应谱的工程应用提供参考。再一方面,本文采用非平稳人造地震动反应谱拟合技术,合成能够体现天津地区各类场地特性的人造地震动时程,即从天津附近场地已发生过的天然地震记录中提取非平稳相位,并将其作为控制条件,合成能够体现天津地区震源特性及各类场地相关性的人造地震动时程,进而为天津抗震减灾工程服务。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 人造地震动反应谱拟合技术研究综述
• 1.1 概述
• 1.2 地震动的基本特性
• 1.3 人造地震动技术研究动态
• 1.3.1 先验地震动模型
• 1.3.2 地震动参数的概率估计
• 1.3.3 运动学模型
• 1.3.4 半经验半理论方法
• 1.4 问题的提出
• 1.5 论文的主要研究工作及前景
• 1.5.1 主要研究工作
• 1.5.2 应用前景
• 第二章 引入非平稳相位的人造地震动反应谱拟合
• 2.1 概述
• 2.2 地震反应谱计算的解析递推格式法
• 2.2.1 精确算法
• 2.2.2 连锁公式的推导
• 2.2.3 地震反应谱计算程序
• 2.3 合成人造地震动的三角级数法
• 2.3.1 基本原理
• 2.3.2 常规方法不足
• 2.4 提取非平稳相位合成人造地震动
• 2.4.1 基本原理及步骤
• 2.4.2 程序的编制
• 2.4.3 算例
• 2.5 工程应用实例
• 2.5.1 工程简介
• 2.5.2 数据处理
• 2.5.3 人造地震动合成
• 2.5.4 研究提出的工作步骤
• 2.6 本章小结
• 第三章 非平稳人造地震动双峰值反应谱拟合
• 3.1 概述
• 3.2 双峰值的人造地震动反应谱拟合基本原理及步骤
• 3.2.1 双峰值的人造地震动反应谱拟合基本原理
• 3.2.2 双峰值的人造地震动反应谱拟合步骤
• 3.2.3 主要解决难点
• 3.3 分析程序的编制
• 3.4 双峰值的人造地震动反应谱拟合算例
• 3.4.1 数据整理
• 3.4.2 双峰值非平稳人造地震动合成
• 3.4.3 小结
• 3.6 工程应用实例
• 3.6.1 方法简介
• 3.6.2 持时参数的确定
• 3.6.3 基岩地震动时程的合成
• 3.6.4 土层地震反应分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 天津及附近区域各类场地非平稳人造地震动合成
• 4.1 概述
• 4.2 天然记录选择
• 4.3 天津各类场地人造地震动合成
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表的学术论文及参加科研情况
• 附录
• 致谢