近断层地震动的强度度量参数和层间位移谱分析

论文摘要

当前在世界范围特别是美国、日本等抗震减灾技术领先的一些国家,近断层地震动的运动特征和结构效应研究成为地震工程学科新的研究热点和研究重点,它对推动形成新的学科生长点、发展工程抗震减灾技术具有重要的理论意义和应用价值。本文将来自中国台湾集集地震和美国北岭地震的150条近断层地震动记录作为对象,进行近断层地震动的强度度量参数研究和层间位移(角)谱分析。首先考虑不同震源机制和有、无明显的速度脉冲两种影响,对30个地震动强度度量参数(包括提出的改进的有效峰值加速度IEPA和改进的有效峰值速度IEPV)与非线性单自由度系统反应(包括最大位移,输入能和滞回耗能)之间的相关性进行了研究。计算结果表明:没有一个强度度量参数在整个周期段都与需求参数表现好的相关性,与加速度有关的强度度量参数在短周期段与需求参数有强相关性,而与速度,位移有关的强度度量参数分别在相应的中、长周期与需求参数的相关性较好。脉冲型和无脉冲地震动的强度度量参数的相关系数曲线具有较大的差别。提出的近断层地震动参数IEPA和IEPV分别改善了EPA和EPV的强度度量性能,由IEPA和IEPV计算出的特征周期更好地反映近断层地震动长周期成份丰富的频谱特点。然后,进一步考虑近断层地震动的运动特征,即含破裂向前方向性效应的地震动、含滑冲效应的地震动和无脉冲地震动,考察了近断层地震动的运动特征对地震动强度参数和特征周期的影响。分析表明:在短、中、长周期,三种特征的地震动的强度参数各有特点;在中、长周期段,含滑冲效应的地震动的代表性强度参数与单自由度体系的反应参数的相关性最大。最后,对30条近断层地震动按照前述运动特征分组,进行层间位移(角)谱分析。结果表明:三种类型地震动的层间位移谱在整个周期段差别很大;地震动破裂向前方向性效应引起的速度脉冲产生的结构层间位移反应需要考虑高阶振型的影响,滑冲效应脉冲引起的结构层间位移反应只考虑结构的基本振型响应即可近似计算相应值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 近断层地震动运动特征
• 1.2.1 破裂向前方向性效应
• 1.2.2 速度脉冲
• 1.2.3 上盘效应
• 1.2.4 滑冲效应
• 1.3 地震动强度度量参数的研究现状
• 1.4 层间位移谱分析
• 1.5 论文主要工作
• 2 近断层地震动的强度度量参数及特征周期研究
• 2.1 引言
• 2.2 近断层地震动的强度度量参数
• 2.2.1 与加速度有关的强度参数
• 2.2.2 与速度有关的强度参数
• 2.2.3 与位移有关的强度参数
• 2.2.4 改进的有效峰值加速度和改进的有效峰值速度
• 2.2.5 其它复合强度参数
• 2.3 近断层地震动的特征周期
• 2.4 单自由度体系反应参数
• 2.4.1 单自由度体系的3个反应参数:最大位移，输入能，滞回耗能
• 2.4.2 单自由度体系的参数选取
• 2.4.3 相关系数公式
• 2.5 集集地震近断层地震动强度参数和特征周期
• 2.5.1 地震动记录特性参数
• 2.5.2 地震动特征周期
• 2.5.3 近断层地震动强度参数与单自由度体系反应参数的相关性分析
• 2.6 北岭地震近断层地震动强度参数和特征周期
• 2.6.1 地震动记录选择和强度参数计算
• 2.6.2 地震动特征周期
• 2.6.3 近断层地震动强度参数与单自由度体系反应参数相关性分析
• 2.7 本章小结
• 3 含破裂向前方向性和滑冲效应的近断层地震动的强度度量参数分析
• 3.1 引言
• 3.2 含破裂向前方向性和滑冲效应的近断层地震动特性参数
• 3.2.1 近断层地震动的特性参数
• 3.2.2 近断层地震动的特征周期
• 3.3 近断层地震动强度度量参数分析
• 3.3.1 近断层地震动强度参数与双线性单自由度体系最大位移的相关性
• 3.3.2 近断层地震动强度参数与双线性单自由度体系输入能的相关性
• 3.3.3 近断层地震动强度参数与双线性单自由度体系滞回能的相关性
• 3.4 本章小结
• 4 近断层地震动的层间位移谱分析
• 4.1 引言
• 4.2 层间位移谱
• 4.2.1 连续梁模型
• 4.2.2 模型的动力特性
• 4.2.3 侧向刚度比α对模型动力特性的影响
• 4.3 有关参数对层间位移谱的影响
• 4.3.1 刚度比α对层间位移角的影响
• 4.3.2 阻尼比ξ对层间位移角的影响
• 4.3.3 高阶振型对层间位移角的影响
• 4.4 层间位移谱与其他方法的比较
• 4.5 近断层地震动的层间位移谱分析
• 4.5.1 近断层地震动的层间位移谱分析
• 4.5.2 简化公式与层间位移谱法的结果对比
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 5.1 本文结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢