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结构反应与地震运输入关系研究

作　者: 鲁建飞
导　师: 王国新
学　校: 大连理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 地震动输入时程分析结构振动周期地震动加速度反应谱拐点周期
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

地震的发生是难以预测的,建筑物的倒塌是造成地震灾害的最主要原因,对建筑物进行合理的抗震设计是抵抗地震灾害的最重要手段。然而如何简捷合理地选取地震动是一直困扰人们的难题,工程师在结构抗震设计时通常随意选取地震动或选取仅有的几条典型地震动进行抗震分析,作为抗震设计中重要环节之一的地震动输入问题缺乏理论根据和评估方法,导致分析结果存在很大的不确定性。因此,对地震动输入进行深入研究是一项非常重要的工作。本文在阅读大量文献的基础上做了以下工作：(1)第一章描述了抗震设计的发展历程、地震动输入在抗震设计中的重要地位以及地震动输入面临的问题。(2)第二章简单介绍了地震动的基本知识,论述了地震动的三要素：幅值、频谱、持时的特点和对结构反应的影响。(3)第三章阐述了反应谱理论,推导了振型分解法的计算过程；以及时程分析法中的动力模型、动力方程的求解方法；同时,对比了现有的各种地震动选取方案,并分析研究了各种选取方案的特点和需要改进完善之处。(4)第四章将结构动力参数(振动周期)和地震动特征参数(地震动加速度反应谱拐点周期)作为重要参考指标,将强震地震动数据库中的每条地震动时程在现有信息(地震动峰值,场地类别,震级,距离等)基础上,逐条增加与标准谱型相应的拐点周期这一特征参数。在此基础上,根据一定的原则从第四类场地的地震动记录中筛选出58条水平向地震动记录,并按照地震动加速度反应谱拐点周期的不同分为若干组,分别计算在这58条地震动作用下两种框架模型的最大加速度反应。通过研究发现,根据结构振动周期,按照地震动加速度反应谱拐点周期选取地震动记录进行抗震分析和设计的方法能够体现结构的最大反应特征,并具有简捷、明确、便于操作的特点。此外,作为对比,还计算了两种框架模型在常用的7条典型地震动作用的最大加速度反应,说明本文选取方法的合理性。(5)第五章对本课题的工作进行总结,并对地震动输入的进一步研究进行展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究背景及意义  9-12
  1.2 结构抗震发展历程  12-15
    1.2.1 静力阶段  12
    1.2.2 反应谱阶段  12-13
    1.2.3 动力分析阶段  13-14
    1.2.4 基于性能的抗震设计理论阶段  14-15
  1.3 地震动输入与结构抗震设计理论  15
  1.4 工程界地震动输入现状  15-16
  1.5 本课题的研究内容  16-18
2 地震动的相关理论  18-26
  2.1 地震的相关概念  18-19
    2.1.1 地震波与地震动  18
    2.1.2 震级  18-19
  2.2 地震动三要素  19-26
    2.2.1 振幅  19-20
    2.2.2 频谱  20-24
    2.2.3 持时  24-26
3 结构地震反应理论  26-48
  3.1 反应谱分析法  26-33
    3.1.1 设计反应谱  26-28
    3.1.2 振型分解法  28-31
    3.1.3 振型分解反应谱法  31-33
  3.2 时程分析法  33-48
    3.2.1 振动模型  33-34
    3.2.2 恢复力模型  34-36
    3.2.3 逐步积分法  36-45
    3.2.4 地震动时程选取  45-48
4 基于结构动力特性和地震动特性的地震动输入研究  48-71
  4.1 结构模型  48-50
    4.1.1 ANSYS建模方式  48
    4.1.2 两框架模型尺寸、物理、力学参数  48-50
  4.2 结构动力特征参数及地震动参数  50-54
    4.2.1 结构振动周期  50-52
    4.2.2 场地类别  52
    4.2.3 地震动加速度反应谱拐点周期  52-54
  4.4 两种框架模型在多条地震动记录输入下的反应对比  54-70
    4.4.1 地震动记录的处理  54-56
    4.4.2 框架模型1在58条实际地震动记录输入下的反应及结果分析  56-64
    4.4.3 框架模型2在58条实际地震动记录输入下的反应及结果分析  64-68
    4.4.4 对比两种框架模型在58条地震动作用下的反应结果  68-69
    4.4.5 两种框架模型在工程常用地震动作用下的反应  69-70
  4.5 小结  70-71
5 结论与展望  71-73
  5.1 结论  71
  5.2 进一步研究方向  71-73
参考文献  73-76
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  76-77
致谢  77-78

结构反应与地震运输入关系研究

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