长周期地震波作用下耗能支撑框架结构的动力响应分析

发布时间：2020-07-23 00:03

【摘要】：远场长周期地震波是一种加速度幅值较低、速度幅值和位移幅值相对较大且持续时间较长的地震信号,当自振周期较长的建筑结构遇到这类地震波时,便会产生较大的地震响应,引起建筑结构的严重破坏。因而研究高层建筑等自振周期较长的建筑结构在远场长周期地震波作用下的地震响应分析具有非常重要的意义,此外,对结构加设支撑可以提高结构的整体刚度、降低结构自振周期,使得建筑结构在这类地震波作用下的破坏有所降低。研究内容主要包括以下几个方面:(1)通过一定的选波原则选取远场长周期地震波并对其进行界定,为了较为全面的对其进行时频特性分析,从其峰值、峰值比、持时、时程曲线、反应谱、傅里叶幅值谱、Hilbert能量谱、三维时频图、累积能量谱等方面与普通地震波进行比较分析。(2)采用SAP2000建立3层和20层钢框架结构及其支撑加固结构的有限元模型,并对其进行模态分析,研究支撑加固对结构自振周期和扭转周期比的影响规律。结果表明:对3层框架结构进行加固以后,结构的自振周期降低较为微小;对20层框架结构进行加固以后,结构的自振周期得到了较大的降低;支撑加固使得两者的扭转周期比均得到了很好的改善。(3)首先将所选取的3条普通地震波和3条远场长周期地震波按规范统一调幅,然后输入3层和20层钢框架结构及其支撑加固结构的有限元模型中进行地震作用下的弹性时程分析,并同反应谱分析作对比,研究支撑加固对结构在不同类型地震波作用下和反应谱分析下的加固效率,对比分析不同自振周期结构在远场长周期地震波作用下的地震响应。结果表明:对3层钢框架结构进行加固,结构在远场长周期地震波作用下的加固效果最显著,在反应谱分析下的加固效果次之,在普通地震波作用下的加固效果最差;对20层钢框架结构进行加固,结构在反应谱分析下的加固效果最好,在远场长周期地震波作用下的加固效果次之,在普通地震波作用下的加固效果最差;远场长周期地震波对20层框架结构的影响程度远大于对3层框架结构。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU311.3
【图文】：

里氏震级,日本,世界,储油罐

图 1-1 Michoacan8.1 级地震关的统计，日本所发生的里氏震级 6 级以上的地震占全世界发这主要是由于日本地处于亚欧板块和太平洋板块的交界处，也山地震带，在这交界处两大板块挤压使得岩层变形、断裂等，年 7 月 12 日发生在日本北海道西南海域的 Nanseioki 地震使泻盆地储油罐中的液体晃动剧烈[4]。2003 年 9 月 26 日发生在大地震更是使得震中距约250km处的苫小牧市港口的储油罐

阿坝藏族羌族自治州,汶川县,大地震,四川省

特点是地震所造成的地震断层长而宽、地震的持续时间长、远震产生的远场长周期地震动影响较大、余震的规模大等。另外波及到了日本全国各地，给日本造成了巨大的人员伤亡和经害，1996 年 11 月 9 日在我国南黄海发生了一次 6.1 级地震，次地震的影响震感强烈，并且震中距偏远的南京、合肥、芜湖海为例，上海距离震源约 160km，但受此次地震影响，最典型电视塔顶部的 5 根玻璃钢消雷器被震断跌落，俞言祥等指出此期结构破坏[7]。1999年9月21日发生在我国台湾南投县集集镇级，震源深度 8km，是一个典型的逆断层型地震，持续时间均有强烈的震感。它造成了震中距约 150km 的台北一栋 12 层中倒塌，并且类似的高层建筑破坏不胜枚举。这次地震不仅使许多的道路、桥梁、堰坝及堤防等也遭到了严重的破坏。据统 2415 人死亡、29 人失踪、11305 人受伤、51711 间房屋倒塌2 层商业大厦的倒塌灾情图。

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图 1-4 2008 年四川汶川大地震从上述国内外的震害可以看出，强震所引发的远场长周期地震动对自振周期构所造成的破坏不容忽视，而我国地处于环太平洋地震带与欧亚地震带之间活动频度高，易发生强震，而且我国现在各地的高层建筑、大跨度桥梁等自长的结构在全国各地逐渐增多，因此研究长周期地震动以及长周期地震动作周期较长建筑结构的地震响应显得尤为重要。研究现状通过查阅相关的文献，国内外已有较多的学者对远场长周期地震动及其作用地震响应进行了研究，本文主要从远场长周期地震动的生成机制及其震害特特性、反应谱以及远场长周期地震动作用下结构地震响应分析几个方面介绍外的研究现状。.1 远场长周期地震动生成机制及其震害特征

【参考文献】