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主余震地震动特征及结构地震反应分析

籍多发  
【摘要】:对现有地震动记录分析发现,强主震发生后往往伴随着大量余震的发生,主震和余震之间的时间间隔较短,这就导致了主震作用下已损伤的结构无法得到及时修复。余震会进一步增加已损伤结构的损伤程度,该现象已被震后现场勘测所证实。因此,结构抗震设计应该考虑该结构在主余震序列下的抗震能力,而不是仅考虑主震或者单一地震作用下结构的抗震性能。遗憾的是,国内外抗震设计规范均只考虑了主震对结构的影响,忽略了余震对结构的附加损伤。本文通过对主余震序列作用下结构的非弹性反应分析以及Pushover分析,对结构在主余震序列作用下的抗震性能进行了深入研究。发展了主余震序列的构造方法,扩充了现有主余震序列地震动数据库,提出了地震动作用下结构动力特性的识别方法,并识别了主余震序列作用下结构的非弹性周期,进行了主余震序列作用下结构的非弹性反应分析,开展了主余震序列作用下结构非线性静力分析的研究。本文的主要内容如下:(1)系统地总结了当前主余震序列的构造方法,指出了其存在的缺陷以及该缺陷对结构反应造成的影响,研究了余震谱加速度放大系数的特性以及主震与余震谱加速度放大系数之间的关系,给出了余震谱加速度放大系数以及主震与余震谱加速度放大系数的条件预测公式,结合该条件预测公式提出了主余震序列的构造方法。(2)研究了傅里叶方法识别弹性和非弹性结构周期的局限性,揭示了基底激励的频率成分与结构动力特性在结构反应中的耦合机理,提出了一种能够将结构动力特性从结构反应的傅里叶幅值谱中解耦出来的方法,评估了该方法识别弹性和非弹性结构动力特性的精度。分析了周期、延性系数、场地、余震强度、结构滞回模型、阻尼等因素对非弹性周期的影响规律,给出了结构在主余震序列作用下非弹性周期的预测公式,修正了主余震目标谱匹配周期段的上下限。(3)研究了主余震作用下SDOF体系的最大位移、残余位移、输入能以及滞回耗能反应谱,在此基础上,定量地评估了余震对结构最大位移、残余位移、输入能以及滞回耗能的影响,基于SDOF体系时程分析结果给出了能够反映余震对结构产生附加损伤的指标。(4)研究了周期、延性系数、二阶刚度、主余震序列、脉冲型地震动等因素对能量需求谱的影响,分别给出了主余震序列和脉冲型地震动作用下能量需求谱的预测公式,提出了结构在主余震序列作用下基于能量的Pushover分析方法,通过与动力分析结果的对比,验证了基于能量的Pushover分析方法的正确性。


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