【硕士】近断层地震动作用下钢框架结构的地震响应分析

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内容简介

　　【硕士】近断层地震动作用下钢框架结构的地震响应分析　　授予学位：硕士　　学位授予单位：北京交通大学　　学位年度：2008　　 自上世纪末全球范围内发生的几次破坏性地震以来，近断层地震引起国内外地震学家和地震工程学家的强烈关注。目前，虽然在近断层地震动研究方面取得了一定进展，但由于近断层地震动特性复杂，影响因素较多，要想彻底弄清近断层地震特性及近断层地震作用下结构的响应，还需做更多深入研究。本文回顾对近断层地震特征、近断层地震作用下结构地震响应等的研究历史和现状，发现对近断层地震动参数的衰减规律研究的还比较少；以往国内研究对象大部分是钢筋混凝土结构，对钢结构近断层地震响应研究的比较少；此外，不同高度结构，受近断层地震影响的程度是否相同，也有待于研究；由于影响结构近断层地震响应的地震参数较多，如何发现新参数以更好地描述结构近断层地震响应特点，仍有大量工作要做。　　 本文首先选取了一定数量的近断层地震记录，对竖向加速度峰值与水平加速度峰值的比值做了统计研究，发现一部分近断层地震记录下该比值超过了各国规范中的假设值1／2～2／3，并对该比值的影响因素场地类别和断层距做了深入研究，结果表明当场地类别相近时，断层距越大，该比值越小，反之越大；当断层距接近时，且场地类别由软土向硬土变化时，该比值呈减小趋势。　　 为了研究近断层地震动PGA、PGV和PGD的衰减规律，本文选取了729条典型的水平近断层地震记录，分别按照震级、场地类别和断层距进行分类，研究了近断层地震动水平PGA、PGV和PGD在不同震级范围内和场地类别下随断层距变化的衰减规律。结果表明震级越大，水平PGA、PGV和PGD随断层距变化越明显，近断层地震动特性越明显；场地类别由A类向D类变化时，水平PGA、PGV和PGD均呈增大趋势，且不同场地类别下，随断层距的变化规律也不相同。并在该研究的基础上，确定了本文研究过程中近断层范围为15km。　　 其次，选取19条具有典型速度脉冲的近断层地震记录和5条一般地震记录，采用非线性时程分析法，分别对可代表典型低、中、高层建筑的三个Benchmark钢框架模型进行计算，对结果进行了对比分析，结果表明近断层地震作用下低、中、高层建筑的地震响应均大于一般地震作用下的响应，层间最大位移沿高度变化较一般地震作用下显著，且对于高层建筑，随高度增大，层间最大位移呈减小趋势，而对于低、中层建筑无明显变化趋势；结构越高，顶层位移越大，而基底最大剪力和最大层问位移不一定变大；　　 最后选取21条近断层地震记录，将9层Benchmark钢框架模型作为典型的多自由度框架体系，对其近断层地震响应与近断层地震动PGA、PGV／PGA、场地类别、断层距和近断层速度脉冲周期与结构基本周期比的关系分别进行了研究。结果表明在使用PGA和PGV／PGA来衡量结构近断层地震响应大小的时候，最好将两者并用，PGA接近时，PGV／PGA越大，结构响应越大，反之越／ix；PGV／PGA接近时，PGA越大，结构响应越大，反之越小；场地类别对结构的近断层地震响应影响显著，近断层抗震设防时，对场地类别进行进一步分类；近断层抗震设防时，一旦确定近断层范围，无需对断层距进行区分；可利用近断层速度脉冲周期很好地描述结构是否发生共振，当该周期接近结构基本周期时，结构响应很大；此外，该周期比大于1时，结构的近断层地震响应值普遍大于该周期小于1时的响应值。　　

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