【碩士】近斷層地震動(dòng)作用下鋼框架結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析

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　　【碩士】近斷層地震動(dòng)作用下鋼框架結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：北京交通大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　自上世紀(jì)末全球范圍內(nèi)發(fā)生的幾次破壞性地震以來(lái)，近斷層地震引起國(guó)內(nèi)外地震學(xué)家和地震工程學(xué)家的強(qiáng)烈關(guān)注。目前，雖然在近斷層地震動(dòng)研究方面取得了一定進(jìn)展，但由于近斷層地震動(dòng)特性復(fù)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(jié)構(gòu)的響應(yīng)，還需做更多深入研究。本文回顧對(duì)近斷層地震特征、近斷層地震作用下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)等的研究歷史和現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)對(duì)近斷層地震動(dòng)參數(shù)的衰減規(guī)律研究的還比較少；以往國(guó)內(nèi)研究對(duì)象大部分是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)近斷層地震響應(yīng)研究的比較少；此外，不同高度結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)近斷層地震響應(yīng)的地震參數(shù)較多，如何發(fā)現(xiàn)新參數(shù)以更好地描述結(jié)構(gòu)近斷層地震響應(yīng)特點(diǎn)，仍有大量工作要做?！　? 本文首先選取了一定數(shù)量的近斷層地震記錄，對(duì)豎向加速度峰值與水平加速度峰值的比值做了統(tǒng)計(jì)研究，發(fā)現(xiàn)一部分近斷層地震記錄下該比值超過(guò)了各國(guó)規(guī)范中的假設(shè)值1／2～2／3，并對(duì)該比值的影響因素場(chǎng)地類別和斷層距做了深入研究，結(jié)果表明當(dāng)場(chǎng)地類別相近時(shí)，斷層距越大，該比值越小，反之越大；當(dāng)斷層距接近時(shí)，且場(chǎng)地類別由軟土向硬土變化時(shí)，該比值呈減小趨勢(shì)。　　為了研究近斷層地震動(dòng)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(jí)、場(chǎng)地類別和斷層距進(jìn)行分類，研究了近斷層地震動(dòng)水平PGA、PGV和PGD在不同震級(jí)范圍內(nèi)和場(chǎng)地類別下隨斷層距變化的衰減規(guī)律。結(jié)果表明震級(jí)越大，水平PGA、PGV和PGD隨斷層距變化越明顯，近斷層地震動(dòng)特性越明顯；場(chǎng)地類別由A類向D類變化時(shí)，水平PGA、PGV和PGD均呈增大趨勢(shì)，且不同場(chǎng)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(chǔ)上，確定了本文研究過(guò)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(shí)程分析法，分別對(duì)可代表典型低、中、高層建筑的三個(gè)Benchmark鋼框架模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明近斷層地震作用下低、中、高層建筑的地震響應(yīng)均大于一般地震作用下的響應(yīng)，層間最大位移沿高度變化較一般地震作用下顯著，且對(duì)于高層建筑，隨高度增大，層間最大位移呈減小趨勢(shì)，而對(duì)于低、中層建筑無(wú)明顯變化趨勢(shì)；結(jié)構(gòu)越高，頂層位移越大，而基底最大剪力和最大層問(wèn)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(duì)其近斷層地震響應(yīng)與近斷層地震動(dòng)PGA、PGV／PGA、場(chǎng)地類別、斷層距和近斷層速度脈沖周期與結(jié)構(gòu)基本周期比的關(guān)系分別進(jìn)行了研究。結(jié)果表明在使用PGA和PGV／PGA來(lái)衡量結(jié)構(gòu)近斷層地震響應(yīng)大小的時(shí)候，最好將兩者并用，PGA接近時(shí)，PGV／PGA越大，結(jié)構(gòu)響應(yīng)越大，反之越／ix；PGV／PGA接近時(shí)，PGA越大，結(jié)構(gòu)響應(yīng)越大，反之越?。粓?chǎng)地類別對(duì)結(jié)構(gòu)的近斷層地震響應(yīng)影響顯著，近斷層抗震設(shè)防時(shí)，對(duì)場(chǎng)地類別進(jìn)行進(jìn)一步分類；近斷層抗震設(shè)防時(shí)，一旦確定近斷層范圍，無(wú)需對(duì)斷層距進(jìn)行區(qū)分；可利用近斷層速度脈沖周期很好地描述結(jié)構(gòu)是否發(fā)生共振，當(dāng)該周期接近結(jié)構(gòu)基本周期時(shí)，結(jié)構(gòu)響應(yīng)很大；此外，該周期比大于1時(shí)，結(jié)構(gòu)的近斷層地震響應(yīng)值普遍大于該周期小于1時(shí)的響應(yīng)值?！　?

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