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抗震结构设计地震反应输入波的选取与虚拟场地实现

作　者: 楼可城
导　师: 丁伯阳
学　校: 浙江工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 反应谱 FFT 强震记录时程分析法虚拟场地数据库
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 99次
引　用: 1次
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内容摘要

工程结构抗震设计作为一门学科还不到100年的时间，大致经历了静力理论、反应谱理论和动态分析三个阶段，虽然，期间各种新理论、新方法层出不穷，但时程分析法作为用数值积分求解运动微分方程的一种方法，目前已被广泛应用到各种高层、重要结构的抗震设计中。正因为如此，在工程抗震设计、研究和分析中，往往需要选择真实的强震记录以代表地震对结构的作用。由于地震事件本身的强随机性及影响因素的复杂性，地震动的表现形式几乎是千变万化，设计人员往往面对这些强震记录感到无所适从，它也极大地限制了时程分析法应用的广泛性和有效性。面对这种状况，国内外许多学者做了相当数量的研究工作，提出了多种选波方法，只不过这些研究成果都没有形成系统，也很难进行计算机实现。本论文首先简述了结构抗震设计理论的发展与工程结构抗震的设计要点，在此基础上，介绍了结构抗震设计与地震动输入研究的关系。接着，简要介绍了结构动力反应计算理论，包括反应谱设计理论（地震反应谱、设计反应谱、振型分解反应谱法）和结构的动力弹性时程分析。在前人研究成果的基础上，本文还提出了一种便于计算机实现的选波方法，通过整理1694条强震记录，建立了强震记录数据库，编制程序，对强震记录进行谱分析和快速傅立叶变换（FFT）等计算，获得最大动力系数β_max、卓越周期T_p、最大峰值加速度α_max，并以此确定地震记录场地类别及面积比（各条强震记录反应谱曲线所包含的面积与规范规定的反应谱曲线面积之比）。本文还在PKPM中建立结构模型（本文以杭州高新区网络与通信设备基地项目为例）进行包括受力分析、配筋、振型分析等方面的计算，获取计算结果（本文主要用到的是底部剪力），按本文所采用的选波方法中的5一7步对初选出的强震记录进行进一步筛选，以此获得符合要求的强震记录。本文最后简要介绍了杭州市岩土工程数字化系统（虚拟场地），并将编制的选波程序与虚拟场地相连，通过实例对其进行编制与调试，完成虚拟场地的实现，从而实现一体化的抗震计算分析。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
1 绪论  11-18
  1.1 地震灾害  11-12
  1.2 结构抗震设计理论的发展  12-13
  1.3 工程结构抗震的设计要点  13-15
  1.4 结构抗震设计与地震动输入研究的关系  15-17
  1.5 本论文的主要工作及创新点  17-18
2 结构动力反应计算理论  18-35
  2.1 反应谱设计理论  18-25
    2.1.1 反应谱的基本假定  18
    2.1.2 地震反应谱  18-20
    2.1.3 设计反应谱  20-21
    2.1.4 振型分解反应谱法  21-25
  2.2 结构的动力弹性时程分析  25-35
    2.2.1 构件恢复力模型及特性  26-27
    2.2.2 结构时程分析计算模型  27
    2.2.3 刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵  27-28
    2.2.4 地震反应方程求解的数值分析法  28-35
3 地震动输入的选取  35-46
  3.1 引言  35-37
  3.2 地震动输入的选取原则  37
  3.3 地震动输入的选取方法概述  37-41
  3.4 本文所采用的地震动输入选取方法  41-42
  3.5 强震记录数据库建设  42-46
    3.5.1 数据库理论  42-44
    3.5.2 强震记录数据库的字段与格式  44
    3.5.3 强震记录再处理  44-46
4 计算机实现  46-73
  4.1 虚拟场地建设  46-48
    4.1.1 虚拟场地建设平台  47
    4.1.2 MapInfo MapX简介  47-48
    4.1.3 虚拟场地的集成与交互  48
    4.1.4 强震记录选取程序与虚拟场地链接  48
  4.2 PKPM 及 TAT 简介  48-55
    4.2.1 PKPM 简介  48-49
    4.2.2 TAT简介  49
    4.2.3 层建筑结构动力时程分析模块  49-50
    4.2.4 软件提供的地震波  50
    4.2.5 自定义地震波  50-51
    4.2.6地震波作用方向  51
    4.2.7动力时程分析计算  51-53
    4.2.8图形文件的输出  53-55
    4.2.9文本文件的输出  55
  4.3实例  55-73
    4.3.1工程概况  55-58
    4.3.2地震记录初选  58-61
    4.3.3 PKPM计算及强震记录选取  61-67
    4.3.4虚拟场地实现  67-73
参考文献  73-78
附录一  78-85
附录二  85-101
附表一  101

抗震结构设计地震反应输入波的选取与虚拟场地实现

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