目前高柔結(jié)構(gòu)是主要的設(shè)計(jì)建造結(jié)構(gòu)形式,也是今后城市建設(shè)發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)的高柔結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)僅考慮地震動(dòng)水平作用,有時(shí)還會(huì)考慮地震動(dòng)豎向作用,然而大量震后結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究表明,地震作用后高柔結(jié)構(gòu)普遍出現(xiàn)搖擺傾斜現(xiàn)象。由于高柔結(jié)構(gòu)高度較大,抗側(cè)移剛度較小,因此地震動(dòng)搖擺分量對高柔結(jié)構(gòu)的影響不可忽略不計(jì)。所以,地震動(dòng)搖擺分量對高柔結(jié)構(gòu)的影響越來越受到學(xué)者們的重視,但是仍然局限于單獨(dú)考慮地震動(dòng)搖擺分量對高柔結(jié)構(gòu)的影響,并沒有與地震動(dòng)水平分量以及豎向分量耦合作用。且目前對于地震動(dòng)搖擺分量的提取方法,依然存在著不足,需要對其進(jìn)行改進(jìn)。本文將根據(jù)上述問題,提出新的地震動(dòng)搖擺分量獲取方法,利用有限元分析和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)對地震動(dòng)搖擺分量以及多維地震作用下高柔結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)研究,具體研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)譜比法的基本原理,地震動(dòng)水平分量與豎向分量加速度傅里葉譜在低頻范圍內(nèi)存在相似性,即兩者之間走勢基本一致,進(jìn)一步利用時(shí)頻特性更好且具有窗函數(shù)功能的小波變換替換原本的傅里葉變換,根據(jù)其閾值去噪原理,運(yùn)用軟件Matlab編制程序以及其小波工具箱中的小波去噪工具,從原始記錄的Northridge地震波中提取出地震動(dòng)搖擺分量。(2)設(shè)計(jì)一個(gè)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)相似原理,確定試驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽缫约跋嚓P(guān)參數(shù),輸入包括小波變換方法獲取的搖擺分量在內(nèi)的多維地震,測得模型地震響應(yīng)結(jié)果,對比各種工況結(jié)果可看出,地震動(dòng)搖擺分量對高柔結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)影響較大。根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果,推導(dǎo)結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)水平與搖擺耦合作用下的動(dòng)力方程。運(yùn)用有限元軟件ANSYS對振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行建模,通過有限元分析與試驗(yàn)結(jié)果對比能夠驗(yàn)證有限元分析的準(zhǔn)確性。(3)根據(jù)實(shí)際工程情況,建立高柔結(jié)構(gòu)在土-結(jié)構(gòu)相互作用體系下的有限元模型,通過彈簧-阻尼器系統(tǒng)模擬粘彈性人工邊界,并對上述Northridge地震波進(jìn)行相應(yīng)反演,輸入至有限元軟件ANSYS中,設(shè)置地震水平作用,地震水平與搖擺耦合作用兩種工況,進(jìn)行有限元數(shù)值計(jì)算,最終得出多維地震作用下高柔結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)以及地震動(dòng)搖擺分量對高柔結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)影響。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU311.3
【部分圖文】：

量儀器尚未成熟且仍未被廣泛接受，因此目前所動(dòng)搖擺分量記錄數(shù)據(jù)，嚴(yán)重限制了學(xué)者們的研究方面從目前較為普及的地震波記錄數(shù)據(jù)中，依據(jù)動(dòng)搖擺分量的提取方法，其中大致可以分為兩類章將具體介紹這兩種搖擺分量提取方法的原理，的傅里葉變換改為時(shí)頻性能更加良好的小波變換量獲取方法。動(dòng)論法 年代，由于大量震害研究表明，建筑結(jié)構(gòu)存在搖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了重大影響，學(xué)者們首先采用了彈性波動(dòng)搖擺分量。其基本原理是假設(shè)空間中的一個(gè)微變形，如圖 2-1 所示。

圖 2-3 地震儀傳感器示意圖震研究中，通常忽略地震動(dòng)搖擺分量的影響一章所述，地震動(dòng)搖擺分量對結(jié)構(gòu)響應(yīng)是不個(gè)方向的作用，即三個(gè)平動(dòng)方向與三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)程可表示為：2 1 1 1 1 1 1 2 3 1 2 1 ′′ + 2ω D y ′ + ω y = x ′′ + gψ ψ ′′l + x′′θ2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 ′′ + 2ω D y ′ + ω y = x ′′ + gψ ψ ′′l + x′θ′2 2 3 3 3 3 3 3 1 1 3 2 3 ′′ + 2ω D y ′ + ω y = x ′′ + gψ / 2 ψ ′′l + x′′θ平位移；iω 為自振頻率；iD 為臨界阻尼系轉(zhuǎn)角；il 為擺長。1x 、2x 和3x 分別對應(yīng) X 軸邊第四項(xiàng)i mx ′θ′ 為交叉軸靈敏度，即當(dāng)單擺處敏度方向的加速度響應(yīng)同樣敏感。因此，水

于信號的平穩(wěn)部分；當(dāng)尺度 j 減小時(shí)，其所涵蓋信息范圍縮小，分辨率提高，適用于信號的非平穩(wěn)部分。根據(jù)多分辨分析理論，Mallat 提出了經(jīng)典的 Mallat 算法，能夠有效快速的進(jìn)行信號塔式多分辨分解和重構(gòu)，其主要過程為：假設(shè)信號2f (t ) ∈ L ( R)在分辨率2下近似為iH f ，則iH f 在分辨率12j 下可分解成由低通濾波器獲得的j1H f 和分辨率12j 與2j之間由高通濾波器獲得的細(xì)節(jié)部分j1D f ，由此可得：i i 1 i1H f H f D f = + （2-39）Mallat 算法的分解與重構(gòu)過程如圖 2-11 和圖 2-12 所示。

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本文編號：2830073