基于总输入能量谱与瞬时输入能量谱的设计谱修正

地震动中的长周期成分对长周期结构的影响不容忽视,现行的设计反应谱为了保证长周期结构抗震设计具备保守性,人为增大了特定频段和特定场地条件的谱值。针对目前设计谱的不足,依据线性单自由度体系的地震动总输入能量谱和瞬时输入能量谱,对规范反应谱5Tg～6s直线下降段提出调整方法。从具有速度 脉冲特征的长周期地震记录中选出能量谱值最大的地震记录加以说明,得到修正后的加速度谱与相应的拟速度谱和位移谱。建议的反应谱修正方法综合体现了总输入能量与瞬时输入能量的特征,对于工程结构设计具有重要的理论意义和实用价值。     

地震动输入能量谱的研究

现有的抗震设计理论,大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论最大的缺陷是无法反映地震动持时的影响,而以地震动能量作为设计参数时,就能弥补现有抗震理论的不足。本文按照反应谱理论的思路建立了线性单自由度体系的地震动输入能量谱。研究发现,输入能量谱对体系的阻尼比不敏感,地震波峰值速度与峰值加速度比值(V/A)和强震持时(Δt)对谱形的影响较大,体系的输入能量与地震波的峰值平方成正比,根据分析结果,本文提出了线性单自由度体系输入能量谱的简化计算方法,方法较为简便,计算结果偏安全。     

地震总输入能量谱的拟速度谱估计

以阻尼比的变化对线性单自由度体系的总输入能不产生影响这一结论为基础,获得了线性单自由度体系地震动输入能拟速度谱估计的方法,研究表明,单自由度体系在某地震波作用下的总输入能等价速度谱可由阻尼比为0.5%的拟速度谱来近似获得。     

地震动瞬时能量与结构最大位移反应关系研究

本文研究了不同周期的单自由度弹性和弹塑性结构模型在不同能量分布的地震波作用下, 瞬时输入能量最大值与结构最大位移反应的对应关系,在频域上讨论了瞬时输入能量的弹性反应 谱特性。     

速度脉冲型地震动瞬时输入能特性研究

近断层地震动最显著的特点是由方向性效应和滑冲效应引起的脉冲型地面运动。通过建立单自由度体系瞬时输入能计算模型,输入速度脉冲地震记录进行了弹塑性时程分析,计算出地震动对结构的瞬时输入能量,研究了具有速度脉冲型地震动这种荷载形式的瞬时输入能特性及与结构最大位移反应的关系。研究结果表明,对于12次强地震动中109条具有速度脉冲的地震记录,输入结构的最大瞬时输入能总处于速度脉冲发生位置,说明速度脉冲波形对地震动最大瞬时输入能具有决定作用,并由最大瞬时输入能量与结构最大位移反应的对应关系,验证了近断层地震动对结构的破坏作用与速度脉冲有关。此外,与无速度脉冲地震动相比,具有速度脉冲会增大长周期结构的瞬时输入能,并且输入结构的最大瞬时输入能随地面峰值速度(PGV)和峰值加速度(PGA)的比值增大而增大。     

村镇滑移隔震建筑瞬时输入能量的参数敏感性分析

以村镇建筑为研究对象,以滑移隔震结构的瞬时输入能量为响应指标,采用正交试验的方法对比分析了刚度比、隔震层第二阶段刚度系数、隔震层限位装置的屈服位移、隔震层摩擦系数、系统质量比和上部结构自振周期等6个参数对系统瞬时输入能量的敏感程度及影响规律,探寻对系统隔震效果最有利的参数取值,以期对村镇滑移隔震结构的设计应用提供一定的理论支持。结果表明:瞬时输入能量对本文所研究的系统参数的敏感性均与地震动的幅值和场地条件有关;在本文所考虑的参数范围内,上部结构自振周期对瞬时输入能量的影响最为显著,隔震层摩擦系数对瞬时输入能量的影响不显著;质量比对瞬时输入能量的影响与场地条件有关,在该参数大约取值为15时瞬时输入能量可以取到一个较小值,而当该参数大约取值为20时,瞬时输入能量可以取到一个较大值;隔震层限位装置的屈服位移对瞬时输入能量影响较为显著,但无明显规律可循,在该参数取值大约为0.006m或0.015m时,瞬时输入能量均可取到较小值;刚度比和第二阶段刚度系数总得来讲对瞬时输入能量的影响不显著。     

弹性SDOF体系地震动输入能量的影响因素分析

按美国抗震设计规范ATC 3-06的分类标准将4种场地类别上的420条地震波记录分为12组,进行了大量的单自由度(SDOF)体系的弹性时程分析;重点研究了场地类别、地震设计分组及阻尼比对地震动输入能量的影响;通过回归分析建立了考虑不同阻尼比影响的地震峰值等效速度与地震特征周期的相关公式.结果表明:随着阻尼比的增大,地震动输入能量呈降低趋势;地震设计分组及场地类别对地震动输入能量有显著影响.     

设计用地震动总输入能量谱研究

地震动总输入能量的确定是基于能量的设计方法首先要解决的关键问题。本文以单自由度弹性系统为研究对象,分析了地震动三要素和结构自身参数对输入能量谱因素的影响。结果表明,地震动幅值、频谱特性和强震持时都对能量谱值有较大影响,其中频谱特性还影响能量谱峰值出现的结构周期段;结构阻尼比的增大能有效降低能量谱峰值。通过输入160条国内外历次地震中不同场地上的地震动记录,总结能量谱曲线形状规律,提出了设计用三段式简化能量谱曲线。给出了地震动记录所属场地类型的划分标准,建议了确定能量谱峰值的不同场地条件地震动频谱特性V/A和强震持时tD的取值,采用标准化方法提出了4类场地条件的设计用能量谱曲线峰值及其它参数的计算式,给出了结构设计总输入能量计算过程。算例分析结果表明,该输入能量谱形式简单、计算方便,结果安全可靠。     

工业建筑设备地震动输入楼面功率谱研究

基于线性随机振动理论,提出了工业建筑设备系统地震动输入的楼面功率谱输入机制,选择金井清地震动模型,推导了模型参数,对于单自由度平台结构支承设备,推导了双重过滤楼面谱,适用于小质量无调谐设备系统,对于多自由度结构系统,给出了考虑主子系统耦合动力相互作用的楼面功率谱,适用于大质量设备系统.     

关于高层建筑的地震动输入

简单地叙述了目前高层建筑地震反应分析中常用的地震动输入方法,用相同的高层建筑和四种不同的场地组建成四个结构－场地一体化模型,通过对四种模型计算得到了场地地表反应、结构顶点水平运动、结构要部的等效输入相对射波的传递函数的幅值谱和结构单元内力的比较,论证了影响高层建筑等效输入地震动的主要因素,并说明了在结构地震反应分析中考虑结构－土相互作用的影响的必要性。     

大震下智能隔震结构的能量响应分析

采用Bouc-Wen模型描述结构的非线性性质,建立了大震下智能隔震结构的绝对运动方程和瞬时能量方程。建立滞变结构状态空间表达式,以作者所在课题组的序列最优控制算法作为半主动智能隔震控制率,求解出结构的非线性地震响应。明确了瞬时输入能与结构位移响应最大值之间的对应关系,据此对智能隔震结构的减震性能作出评价。最后通过对具体算例的分析比较揭示了智能隔震结构在有效减小隔震层位移,控制上部结构响应方面的优越性。     

基于等效线性化方法弹塑性SDOF系统能量谱的研究

选择了被认为精度较高或者有关规范中建议的8种等效线性化方法,以4种场地土条件下40条强震记录为输入,通过时程分析方法对各种等效线性化方法计算弹塑性SDOF系统能量谱的精度进行了分析。分析结果表明,现有等效线性化方法的等效周期和等效阻尼比之间存在较大差异,且用于预测弹塑性SDOF系统的能量谱时存在较大误差。根据能量谱分析结果的统计计算,建议了一种新的适用于弹塑性SDOF系统能量谱计算的等效线性化方法。     

弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱

本文对弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱进行了分析研究.以4种场地土条件下40条强震记录为输入,分析了结构和地面运动参数对弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱与输入能量谱比值的影响.结果表明:阻尼比、延性系数、初始周期有很大的影响,而地面运动参数影响不大.结合现有的10种累积滞回耗能谱的计算模型和影响参数分析,建议了一个新的累积滞回耗能谱的计算方法.计算结果表明,本文建议的方法较好地反映了累积滞回耗能谱的影响参数和变化趋势,与现有计算模型有较好的一致性,且满足边界条件、便于计算.     

弹性SDOF系统的地震输入能量谱

本文以4种场地土条件下40条强震记录为输入,对弹性单自由度(SDOF)系统的地震输入能量谱进行了研究。首先研究了SDOF系统参数和地面运动参数对弹性地震输入能量谱的影响。结果表明,在中长周期范围,弹性SDOF系统的阻尼比和地面运动强度对能量谱峰值有较大影响;在长周期范围,随弹性SDOF系统阻尼比的增大,能量谱值也有所增大。随后,采用归一化能量谱方法,并根据能量谱曲线的特征,建议了简化三段式地震输入能量谱。在此基础上,根据4种场地土条件下40条强震记录能量谱计算结果的统计分析,建议了能量谱峰值和能量谱曲线参数的确定方法。     

高层建筑巨型结构体系的竖向地震作用

为满足现代高层建筑的多功能和多用途需要,巨型结构体系在国内外高层层和超高层建筑中已 逐渐得到应用。本文建立了巨型框架结构体系在竖向地震作用下的分析模型及相应的分析方法,其中包括反应谱分析及时程分析,通过具体算例和分析表明竖向地震对此类结构的作用是十分显著的,在巨型结构体系的分析和设计中,竖向地震力是不可忽视,本文进一步地指出：在分析此类结构的地震作用时,“层模型”是不适用的。     

中硬场地地震影响系数谱的概率保证

我国抗震规范中采用的是地震影响系数谱,从概率上来研究规范反应谱具有重要意义.采集中硬场地上205条地震记录,研究了反应谱的概率分布模型,并运用K-S检验进行了验证.通过统计分析获得了对数正态分布,研究了规范反应谱的概率保证,发现规范反应谱在某些区段的概率保证仅有20%～30%.在加速度、速度和位移控制段获得不同概率保证的谱曲线,并对规范反应谱进行了调整,依据规范反应谱的形式运用最小二乘法对得出的谱曲线进行了拟合,拟合效果较好.     

弹性多自由度系统地震输入能量的研究

本文介绍了基于能量抗震设计方法的基本思路和基本概念。根据振型分解法推导了弹性多自由度系统与单自由度系统弹性地震输入能量间的关系。研究表明,N个自由度弹性系统的地震输入能量可表示为N个弹性单自由度系统弹性输入能量的线性组合,组合系数与多自由度系统的振型和质量分布有关。通过时程分析算例,以Eleentro波输入验证了这种方法的正确性。算例结果表明,对于自由度较多的系统,可以只取前几阶振型计算即可得到足够精确的结果。