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【碩士】近斷層地震動作用下鋼框架結構的地震響應分析
內容簡介
【碩士】近斷層地震動作用下鋼框架結構的地震響應分析 授予學位:碩士 學位授予單位:北京交通大學 學位年度:2008 自上世紀末全球范圍內發(fā)生的幾次破壞性地震以來,近斷層地震引起國內外地震學家和地震工程學家的強烈關注。目前,雖然在近斷層地震動研究方面取得了一定進展,但由于近斷層地震動特性復雜,影響因素較多,要想徹底弄清近斷層地震特性及近斷層地震作用下結構的響應,還需做更多深入研究。本文回顧對近斷層地震特征、近斷層地震作用下結構地震響應等的研究歷史和現狀,發(fā)現對近斷層地震動參數的衰減規(guī)律研究的還比較少;以往國內研究對象大部分是鋼筋混凝土結構,對鋼結構近斷層地震響應研究的比較少;此外,不同高度結構,受近斷層地震影響的程度是否相同,也有待于研究;由于影響結構近斷層地震響應的地震參數較多,如何發(fā)現新參數以更好地描述結構近斷層地震響應特點,仍有大量工作要做。 本文首先選取了一定數量的近斷層地震記錄,對豎向加速度峰值與水平加速度峰值的比值做了統(tǒng)計研究,發(fā)現一部分近斷層地震記錄下該比值超過了各國規(guī)范中的假設值1/2~2/3,并對該比值的影響因素場地類別和斷層距做了深入研究,結果表明當場地類別相近時,斷層距越大,該比值越小,反之越大;當斷層距接近時,且場地類別由軟土向硬土變化時,該比值呈減小趨勢。 為了研究近斷層地震動PGA、PGV和PGD的衰減規(guī)律,本文選取了729條典型的水平近斷層地震記錄,分別按照震級、場地類別和斷層距進行分類,研究了近斷層地震動水平PGA、PGV和PGD在不同震級范圍內和場地類別下隨斷層距變化的衰減規(guī)律。結果表明震級越大,水平PGA、PGV和PGD隨斷層距變化越明顯,近斷層地震動特性越明顯;場地類別由A類向D類變化時,水平PGA、PGV和PGD均呈增大趨勢,且不同場地類別下,隨斷層距的變化規(guī)律也不相同。并在該研究的基礎上,確定了本文研究過程中近斷層范圍為15km?! ? 其次,選取19條具有典型速度脈沖的近斷層地震記錄和5條一般地震記錄,采用非線性時程分析法,分別對可代表典型低、中、高層建筑的三個Benchmark鋼框架模型進行計算,對結果進行了對比分析,結果表明近斷層地震作用下低、中、高層建筑的地震響應均大于一般地震作用下的響應,層間最大位移沿高度變化較一般地震作用下顯著,且對于高層建筑,隨高度增大,層間最大位移呈減小趨勢,而對于低、中層建筑無明顯變化趨勢;結構越高,頂層位移越大,而基底最大剪力和最大層問位移不一定變大; 最后選取21條近斷層地震記錄,將9層Benchmark鋼框架模型作為典型的多自由度框架體系,對其近斷層地震響應與近斷層地震動PGA、PGV/PGA、場地類別、斷層距和近斷層速度脈沖周期與結構基本周期比的關系分別進行了研究。結果表明在使用PGA和PGV/PGA來衡量結構近斷層地震響應大小的時候,最好將兩者并用,PGA接近時,PGV/PGA越大,結構響應越大,反之越/ix;PGV/PGA接近時,PGA越大,結構響應越大,反之越?。粓龅仡悇e對結構的近斷層地震響應影響顯著,近斷層抗震設防時,對場地類別進行進一步分類;近斷層抗震設防時,一旦確定近斷層范圍,無需對斷層距進行區(qū)分;可利用近斷層速度脈沖周期很好地描述結構是否發(fā)生共振,當該周期接近結構基本周期時,結構響應很大;此外,該周期比大于1時,結構的近斷層地震響應值普遍大于該周期小于1時的響應值?! ?
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