近断层脉冲型地震动作用下基础隔震结构动力响应分析

论文摘要

根据断层滑冲方向以及地震动传播机制的差异性,可以将近断层脉冲型地震动分为近断层向前方向性脉冲地震动和近断层滑冲型脉冲地震动。这两种脉冲型地震动由于其速度脉冲形式的不同而展现出不同的脉冲特性和长周期特性。本文利用基于能量的速度脉冲识别方法从台湾集集地震数据库中选择向前方向性脉冲地震动和滑冲型脉冲地震动各10条,将脉冲型地震动中的速度脉冲提取出来得到剔除速度脉冲的剩余地震动,并将脉冲型地震动与剩余地震动的峰值调至相同的强度水准,对比了两类脉冲型地震动及其剔除速度脉冲的剩余地震动的加速度反应谱、速度反应谱以及位移反应谱;基于HHT变换研究了两类脉冲型地震动的能量特性。然后,将两种类型的脉冲型地震动及其剔除速度脉冲的剩余地震动分别输入到多层、中层以及高层基础隔震结构中,研究了不同高度基础隔震结构在两类脉冲型地震动作用下动力反应的差异性。基于小波变换将两种类型的脉冲型地震动分解为不同频率成分的小波分量,从频率的角度解释了两类近断层脉冲型地震动对不同高度基础隔震结构影响差异性的原因。综合全文,可以得到以下结论:（1）两类脉冲型地震动的加速度、速度以及位移反应谱值均大于其剔除脉冲成分的剩余地震动,向前方向性脉冲地震动与其剔除速度脉冲的剩余地震动反应谱之间的差值整体上呈现出随着周期增大而增大的趋势,而滑冲型脉冲地震动与其剔除速度脉冲的剩余地震动反应谱之间的差值整体上呈现出先增大后减小的趋势。（2）向前方向性脉冲地震动的TpE与TmE值均大于滑冲型脉冲地震动,说明与滑冲型脉冲地震动相比,向前方向性脉冲地震动的长周期特性更加显著;滑冲型脉冲地震动的能量峰值系数平均值大于向前方向性脉冲地震动,说明滑冲型脉冲地震动的能量分布在整个时域范围内更为集中,其脉冲特性更为明显。（3）多层、中层以及高层基础隔震结构在两类脉冲型地震动作用下的顶层位移、基底剪力以及层间位移角均大于剔除速度脉冲的剩余地震动,说明两类脉冲型地震动中的速度脉冲成分均可以增大基础隔震结构的动力反应;滑冲型脉冲地震动中的速度脉冲成分对于多层以及中层基础隔震结构的影响程度要高于向前方性型脉冲地震动,在高层结构中情况相反。（4）当基础隔震结构层数较少时,结构基本频率较大,结构楼层位移主要由[0.2-0.39]Hz、[0.39-0.78]Hz这两个频段小波分量控制,而代表滑冲型脉冲地震动的TCU102-EW在[0.2-0.39]Hz、[0.39-0.78]Hz这两个频段内的峰值加速度要大于代表向前方向性脉冲地震动的TCU103-EW,这导致滑冲型脉冲地震动对于多层以及中层基础隔震结构的影响要高于向前方向性脉冲地震动。（5）当基础隔震结构层数较大时,结构基本频率相应减小,结构楼层位移主要由[0.1-0.2]Hz这一频段小波分量控制,而代表向前方向性脉冲地震动的TCU103-EW在[0.1-0.2]Hz这一频段内的峰值加速度要远大于代表滑冲型脉冲地震动的TCU102-EW,这导致向前方向性脉冲地震动对于高层基础隔震结构的影响要高于滑冲型脉冲地震动。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1.绪论
•   1.1 引言
•   1.2 选题意义及背景
•   1.3 近断层脉冲型地震动的研究现状
•     1.3.1 速度脉冲产生机理的研究现状
•     1.3.2 速度脉冲特性的研究现状
•   1.4 速度脉冲对隔震结构影响的研究现状
•   1.5 论文的主要内容
• 2.脉冲型地震动的量化识别及特性对比
•   2.1 引言
•   2.2 基于小波分析的脉冲型地震动识别
•     2.2.1 小波分析基本理论
•     2.2.2 基于小波分析的脉冲提取
•   2.3 基于能量的脉冲型地震动识别
•     2.3.1 速度脉冲特征参数的确定
•     2.3.2 基于能量的脉冲提取
•     2.3.3 脉冲型地震动的量化识别
•   2.4 脉冲型地震动的分类及选取
•     2.4.1 脉冲型地震动的分类
•     2.4.2 脉冲型地震动的选取
•   2.5 近断层脉冲型地震动反应谱对比
•     2.5.1 向前方向性脉冲地震动反应谱
•     2.5.2 滑冲型脉冲地震动反应谱
•   2.6 基于HHT的近断层地震动能量特性研究
•     2.6.1 HHT的基本理论
•     2.6.2 两类近断层脉冲型地震动长周期特性对比
•     2.6.3 两类近断层脉冲型地震动脉冲特性对比
•   2.7 本章小结
• 3.隔震结构的建立
•   3.1 引言
•   3.2 隔振结构设计流程
•     3.2.1 隔震设计的基本要求
•     3.2.2 隔震支座的布置及选型
•     3.2.3 隔震层的验算
•     3.2.4 罕遇地震下隔震层的校验
•     3.2.5 上部结构设计
•   3.3 隔震结构动力分析模型
•     3.3.1 单质点基础隔震结构动力分析模型
•     3.3.2 多质点基础隔震结构动力分析模型
•   3.4 计算模型建立
•     3.4.1 工程概况
•     3.4.2 上部结构模型
•     3.4.3 铅芯橡胶隔震支座的模型
•     3.4.4 模态分析
•   3.5 本章小结
• 4.近断层脉冲型地震动作用下基础隔震结构响应分析
•   4.1 引言
•   4.2 地震动的选取及调整
•   4.3 两类脉冲型地震动作用下基础隔震结构动力反应对比
•     4.3.1 结构位移反应对比
•     4.3.2 结构基底剪力对比
•     4.3.3 结构层间位移角对比
•   4.4 本章小结
• 5.脉冲型地震动小波分量作用下基础隔震结构动力反应对比
•   5.1 引言
•   5.2 地震动小波分解的基本原理
•     5.2.1 B-样条小波函数的选取
•     5.2.2 B-样条小波函数的分解算法
•     5.2.3 基于B-样条小波的地震动分解
•   5.3 小波分量作用下基底隔震结构反应对比
•   5.4 本章小结
• 6.结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 罗敏

导师: 谢异同

关键词: 脉冲型地震动,反应谱,希尔伯特黄变换,基础隔震,小波变换

来源: 西安建筑科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西安建筑科技大学

分类号: TU435

DOI: 10.27393/d.cnki.gxazu.2019.000934

总页数: 92

文件大小: 6393K

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