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《中国地震局工程力学研究所》 2002年
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地震动能量衰减规律的研究

公茂盛  
【摘要】: 结构在强烈地震作用下,一般会进入非线性工作状态。事实上,震害调查结果表明,结构物在强烈地震作用下,确实曾进入非线性工作状态,具体表现有:裂缝或其它形式的非弹性变形发生、经历地震后有永久变形存在等等。结构一旦进入非线性阶段,其地震总输入能主要由结构的非弹性变形和阻尼来耗散。因此,从物理意义上来讲,能量才是对结构物进行非弹性设计或对结构物进行地震破坏评估的最合理参数。目前,基于能量的性态设计方法及理论也是地震工程中一个热门的研究课题。本文的主要工作就是利用所掌握的地震动记录,采用两步回归法对地震动的各种能量参数进行回归分析,找出地震动的能量参数随震级、距离等参数的衰减关系,为基于能量的方法能够应用到抗震设计及震害评估等实际工程中奠定基础。 本文所做的主要工作摘要如下: 1.建立了一个强震记录数据库。 作为地震工程研究的重要基础性资料,强震记录的重要性不言而喻。尽管目前世界范围内取得了大量强震记录,但是这些记录具有格式形式不统一、参数不完备等缺点。对大部分地震记录来说,尤其缺少便于统计应用的矩震级及断层距等实用数据。因此,本文处理了美国西部California州共15次地震中的强震记录,将所有记录的格式做了统一化处理,特别是补充、增加了供统计应用的矩震级和断层距等信息。 2.介绍了能量反应谱的概念及算法。 结构地震反应的能量分析方法是一种能够较好的反映结构在强地震动作用下非线性性质以及地震动三要素(幅值、频谱特性和持时)对结构抗震性能影响的方法。目前常用的反应谱,无论是弹性或非弹性的,一个最大的缺憾是它们都没有充分考虑输入地震动持时的影响,但在能量谱中由于要反映随着持时增长引起的能量变化,因而持时影响得到了充分的考虑,这是能量谱的一个十分重要的特点。本文对能量反应谱的概念、计算方法、性质特点做了详细的总结及论述,并比较了几种能量反应谱的联系和差别。 3.论述了两步回归统计拟合方法。 强震记录的震级和距离是具有相关性的,通常距离大的强震记录往往对应大的震级,这一点早被众多的研究者所认同。这种相关性是固有的,也是不可避免的。本文中所采用的矩震级和断层距就具有这种相关性。因此,在回归分析时,必须考虑这种震级和距离耦合作用可能会带来大的误差。为了将震级和距离的这种相关性解耦,避免其给回归结果带来一定的不合理性,Joyner和Boore在1981年提出了两步回归法,即将震级和距离分两步统计。其后众多的研究者在对地震动参数进行统计分析时,几乎都是采用两步回归法。事实证 中国地震局工程力学研究所硕士学位论文 一 明,两步回归法的确能够将震级距离解耦,可以减小这种相关性带来的误差。 本文对两步回归法做了详细的论述,尤其对第二步回归分析时的加权矩阵做了 细致的分析,并编制了计算程序。 4.地震动能量衰减规律的统计分析。 本文将所选的强震记录按场地条件分为了三类,对每一条强震记录(本文 中一条记录包含两个水平分量一个竖向分量)的两个水平分量分别计算了其 “绝对”输入能量谱、“相对”输入能量谱、吸收能量谱和滞回能量谱等四种 能量反应谱(取等效速度谱)。对每一条记录,取了两个分量所计算的能量谱 的几何平均值,选择了衰减模型,利用两步回归法,对这些能量等效速度谱做 了统计拟合分析,得出了地震动四种能量反应谱随震级、距离等参数的衰减规 律。详细分析了场地条件、震级、延性系数和距离等参数对地震动能量衰减的 影响。并与其它己有的研究结果做了对比,验证了本文所计算能量反应港及统 计拟合使用程序的正确性,同时也验证了本文结果的正确性。并且得出了一些 比较重要的结论。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:P315

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 徐龙军,谢礼立;场地相关双规准化地震动加速度反应谱[J];哈尔滨工业大学学报;2004年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 郝敏;地震烈度物理标准及地震动破坏势研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 钟菊芳;重大工程场地地震动输入参数研究[D];河海大学;2006年
3 李明;近断层地震动对结构抗震设计的影响研究[D];中国地震局工程力学研究所;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 葛兴云;基于小波分解的地震输入能分析方法及汶川地震输入能分析[D];西安建筑科技大学;2011年
2 陈国平;地震动特性参数评价及对结构设计的影响[D];广州大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
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7 张宝柱;马庆春;;工业有毒有害气体扩散的一元线性回归分析与计算[A];中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集[C];2009年
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9 吴峰;杨晨阳;田亚飞;毛士艺;;实现线性约束最小功率滤波器的迭带辅助矢量算法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
10 袁伟;时公涛;蒋咏梅;;一种基于ROEWA算子和GA-PoweⅡ算法的SAR图像配准方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
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3 折勇;直角域中圆形夹杂与裂纹反平面动力的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 付天光;逐孔起爆技术应用基础研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 王德才;基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究[D];合肥工业大学;2010年
6 陆济湘;三维物体建模和场景构造技术研究[D];华中科技大学;2010年
7 徐瑞;大型复杂结构非平稳随机振动分析方法研究[D];华南理工大学;2010年
8 马立峰;动荷载条件下多年冻土区斜坡路基稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
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10 赖小波;机器人双目立体视觉若干关键理论问题及其技术实现研究[D];浙江大学;2010年
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1 张伟杰;高层建筑和高耸结构的简化动力分析[D];河南理工大学;2010年
2 蔺新丽;爆破震动作用下建筑结构动力响应研究及灾害控制[D];山东科技大学;2010年
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4 王雷;典型船用设备与船体结构耦合抗冲击特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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6 郭际;舰船冲击环境频域与时域特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 刘翠;水声图像阈值分割及智能优化算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 赵银庆;基于虚拟激励的车体结构随机疲劳问题研究[D];大连理工大学;2010年
9 朱琳琳;求解约束优化问题的两个非线性Lagrange函数[D];辽宁师范大学;2010年
10 盛桂颖;二次规划的若干算法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
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10 姜建山;于天池;徐凯;魏建军;;基于FFT和数字滤波的信号处理软件实现[J];电测与仪表;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊峰;钢管混凝土拱桥抗震性能研究[D];四川大学;2002年
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3 田景元;土石坝多点输入地震反应分析及相关方法研究[D];河海大学;2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 武敏捷;基于震源机制解的地震序列及区域应力场特征研究[D];中国地震局地震预测研究所;2006年
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【二级引证文献】
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2 马宁;徐龙军;谢礼立;;集集地震地震动频谱参数研究[J];地震工程与工程振动;2008年01期
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7 钟菊芳;胡晓;;时变功率谱模型参数衰减规律研究[J];地震研究;2009年02期
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10 钟菊芳;;近场强地震动模拟现状分析[J];南昌航空大学学报(自然科学版);2014年02期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 朱学佳;曹志翔;曹秀丽;林俊;张赤宇;;基于MATLAB数值计算的输电铁塔整体体系抗震性能分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 郭晓云;汶川地震反应谱研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前1条
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【相似文献】
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9 范立础,王君杰,陈玮;非一致地震激励下大跨度斜拉桥的响应特征[J];计算力学学报;2001年03期
10 郭燕平 ,封长华;2001年12月全球M≥5.0地震动态[J];国际地震动态;2002年06期
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3 特约记者 徐汇东本报通讯员 卢曦;遭遇地震动作快 藏羌村寨扬美名[N];光明日报;2008年
4 记者  白景辉;地震重点防御区内工程必须抗震[N];宁夏日报;2006年
5 本报记者 于晓娜实习记者 丘雪莹;香港开发商、工程专家激辩地产抗震成本[N];21世纪经济报道;2008年
6 黄河勘测规划设计有限公司南水北调西线设计副总工程师 杨维九;抗震设计 水工建筑物的生命[N];黄河报;2008年
7 杨树明本报通讯员 栾黎 谭颖 李照彬;当震波袭至法庭[N];人民法院报;2008年
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9 于青;日本新潟县发生强烈地震[N];人民日报;2007年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 张书林;基于反应谱特征的地震动分类方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
4 陈国平;地震动特性参数评价及对结构设计的影响[D];广州大学;2011年
5 刘洋;八层大开间混凝土砌体结构地震响应试验研究[D];大庆石油学院;2004年
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10 宋智元;基于宁洱地震场地地震动反应分析[D];昆明理工大学;2009年
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