近断层速度脉冲型地震动结构输入能与反应谱特性研究

论文摘要

近断层地震动受到震级、断层距、震源机制和场地条件等因素的影响,表现出与一般的从远场地获得的地震动明显不同的性质,其中最显著的特点是由方向性效应和滑冲效应引起的速度脉冲型地面运动。本文对近断层地震动作用下SDOF结构的弹性反应谱、延性谱和近断层地震动输入能量特性进行了研究。文中介绍了中、日、美三国抗震规范分别对近断层问题的考虑。通过搜集具有速度脉冲波形近断层记录109条,按照我国规范中场地和地震分组类别进行分类,计算各分组的平均弹性反应谱。与规范设计反应谱的比较表明,近断层平均反应谱峰值大于规范给定的水平地震影响系数最大值;近断层各类场地的第三地震分组在中、长周期段反应谱也超出规范设计反应谱范围。为进一步研究近断层地区结构在塑性阶段的响应需求,文中建立SDOF结构弹塑性时程分析模型,代入109条具有速度脉冲的近断层地震动,考虑场地和地震分组因素的影响,计算了场地分组的平均延性需求谱,与吕西林、Wei-Jian Yi等提出的一般地震动等强度延性需求谱作对比,可以看出,近断层地震动显然具有更大的延性需求。通过构建瞬时输入能模型,分别计算SDOF结构在近断层地震动作用下保持弹性或进入塑性状态时的最大瞬时输入能,研究近断层速度脉冲型地震动的瞬时输入能特性和影响因素,试图从能量的角度解释速度脉冲与结构破坏的关系。结果表明,速度脉冲包含地震动的最大瞬时输入能,其值大小于与PGV/PGA比值成正比。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 近断层地震动研究现状
• 1.2.1 影响近断层地震动的效应
• 1.2.2 人工近断层地震动的合成
• 1.2.3 近断层地震动对工程结构的影响
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 近断层地震动
• 2.1 引言
• 2.2 近断层有关说明
• 2.3 近断层地震动特点
• 2.3.1 方向性效应
• 2.3.2 滑冲效应
• 2.3.3 近断层脉冲型地震动形成机制
• 2.4 本文用到的地震动记录
• 2.5 本章小结
• 第三章 近断层弹性反应谱特性
• 3.1 引言
• 3.2 现有规范对于近断层的考虑
• 3.2.1 美国UBC97 规范
• 3.2.2 日本98 规范
• 3.2.3 我国抗震设计规范
• 3.3 近断层弹性反应谱
• 3.3.1 特征周期与地震分组
• 3.3.2 与规范设计反应谱的比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 近断层弹塑性反应谱特性
• 4.1 引言
• 4.2 弹塑性延性谱
• 4.3 结构模型、参数取值和分析方法
• 4.3.1 结构模型及参数取值
• 4.3.2 分析方法
• 4.4 近断层地震动弹塑性反应谱的特征
• 4.4.1 与吕西林等反应谱的比较
• 4.4.2 与Wei-Jian Yi 等延性谱的比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 近断层瞬时输入能特性
• 5.1 引言
• 5.2 瞬时输入能量概念
• 5.3 瞬时输入能计算模型及参数取值
• 5.4 近断层瞬时输入能的时程特性
• 5.5 近断层瞬时输入能的频域特性
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录 近断层速度脉冲记录