本文關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)非線性時程分析輸入地震波選擇方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：時程分析法已成為多數(shù)國家抗震設計規(guī)范的核心方法,隨著大量強震記錄的獲得,如何選擇合理的輸入地震波就成為近年來學者們關(guān)注的熱點問題。本文在總結(jié)歸納國內(nèi)外學者提出的諸多不同選波方法的基礎(chǔ)上,主要就引入“歸一化振型參與系數(shù)”以考慮高階振型對結(jié)構(gòu)地震反應影響的選波方法,以遠斷層和近斷層各20條地震波輸入下Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)的最大層間位移角平均反應為基準,分析其在結(jié)構(gòu)非線性時程分析中的適用性,并與美國ASCE7-05規(guī)范時程分析要求的地震波選擇及調(diào)整方法比較。本文完成了以下工作：(1)歸納了國內(nèi)外規(guī)范對于時程分析中輸入地震波的要求,以及不同學者提出的選波方法。詳細介紹了考慮高階振型影響的選波方法和美國ASCE7-05規(guī)范地震波選擇及調(diào)整方法。(2)以美國SAC Steel Project提出的3層、9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)作為算例,使用SAP2000軟件建立了結(jié)構(gòu)非線性分析模型,并通過結(jié)構(gòu)自振特性分析和不同非線性梁柱單元模型(集中塑性鉸和分布塑性鉸)時程分析結(jié)果比較,初步驗證了模型可信性。(3)選取不同地震中10個臺站雙向水平共20條遠斷層地震波,采用本文選波方法選取3條地震波并依據(jù)ASCE7-05要求選取7條地震波,分別作為輸入分析了不同PGA下3層、9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)的最大層間位移角。對于低層結(jié)構(gòu)(3層),本文選波方法有著很好的適用性；而對于中、高層結(jié)構(gòu)(9層和20層),本文選波方法存在低估樓層最大層間位移角的情況,計算結(jié)果誤差在-15%至30%左右。但僅就最薄弱樓層和次薄弱樓層號的判斷和層間位移角計算來看,本文選波方法計算得到平均值與20條波計算得到的平均值基本一致。ASCE7-05方法計算得到的結(jié)構(gòu)不同PGA下最大層間位移角及其沿樓層分布與20條波輸入下計算得到平均結(jié)果相近,均偏大20%左右。ASCE7-05選波方法沒有發(fā)生低估樓層最大層間位移角的情況。本文選波方法與之相比,對最薄弱樓層和次薄弱樓層號的判別上二者一致,其最大層間位移角計算值要大于ASCE7-05方法。(4)選取不同地震中20個臺站20條含速度脈沖的近斷層地震波,以9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)為例,分析了本文選波方法和ASCE7-05方法對具有速度脈沖波形的近斷層地震動輸入的適用性。結(jié)果表明,在近斷層地震動輸入下,對于9層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu),本文選波方法計算得到的最大層間位移角沿樓層分布與20條波平均值更相近；但對于20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu),本文選波方法最大層間位移角幾乎在第11層,第4層和第3層同時發(fā)生,對應層間位移角分別為1/37、1/38和1/40,相對誤差不足3.9%;而20條地震波和ASCE7-05選波調(diào)整方法輸入時則顯示最大層間位移角發(fā)生在第3層,最大層間位移角分別是1/42和1/27,就該數(shù)值而言本文選波方法與之基本一致。綜合分析認為：本文選波方法對遠斷層和近斷層地震波,在實際結(jié)構(gòu)非線性抗震分析過程中都可用。考慮實際工程應用,結(jié)合ASCE7-05規(guī)定建議在使用本文選波方法進行結(jié)構(gòu)抗震分析時,應滿足“在0.2T至1.5T區(qū)間內(nèi),選擇的3條地震波的平均譜應在目標譜(或設計譜)上方”的附加條件,以防止出現(xiàn)低估結(jié)構(gòu)地震反應的情況。
【關(guān)鍵詞】：時程分析 輸入地震波 Benchmark抗彎鋼框架 最大層間位移角 近斷層地震動
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU352.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 選題背景12-13
• 1.2 時程分析輸入地震波選擇方法研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 國內(nèi)學者關(guān)于選波方法的研究13-16
• 1.2.2 國外學者關(guān)于選波方法的研究16-18
• 1.2.3 國內(nèi)外規(guī)范關(guān)于輸入地震波的規(guī)定18-20
• 1.3 本文選波方法和ASCE7-05規(guī)范方法20-22
• 1.3.1 本文選波方法20-22
• 1.3.2 ASCE7-05規(guī)范選波調(diào)整方法22
• 1.4 論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排22-24
• 第2章 Benchmark抗彎鋼框架模型建模及比較24-41
• 2.1 引言24
• 2.2 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)24-29
• 2.2.1 SAC Steel Project鋼結(jié)構(gòu)項目24-25
• 2.2.2 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)25-29
• 2.3 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)分析模型29-35
• 2.3.1 基于集中塑性鉸(M-θ)關(guān)系的模型29-33
• 2.3.2 基于分布型塑性鉸(M-φ)關(guān)系的模型33-35
• 2.4 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)自振特性分析35-37
• 2.4.1 3層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)模型35-36
• 2.4.2 9層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)模型36
• 2.4.3 20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)模型36-37
• 2.5 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)非線性分析模型比較37-40
• 2.5.1 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)非線性時程分析37-38
• 2.5.2 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)分析結(jié)果比較38-40
• 2.6 小結(jié)40-41
• 第3章 輸入地震波選擇及Bechmark鋼框架結(jié)構(gòu)地震反應41-68
• 3.1 輸入地震波選擇41-46
• 3.1.1 供選擇的地震波41-43
• 3.1.2 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)選擇的地震波43-46
• 3.2 Benchmark抗彎鋼結(jié)構(gòu)地震反應的比較46-67
• 3.2.1 3層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)46-54
• 3.2.2 9層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)54-62
• 3.2.3 20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)62-67
• 3.3 小結(jié)67-68
• 第4章 選波方法與ASCE7-05規(guī)范方法比較68-80
• 4.1 ASCE7-05方法的輸入地震波選擇68-71
• 4.2 時程分析結(jié)果及Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)反應比較71-76
• 4.2.1 9層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)71-74
• 4.2.2 20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)74-76
• 4.3 關(guān)于本文選波方法的一點建議76-78
• 4.4 結(jié)論78-80
• 第5章 選波方法對近斷層地震動適用性評價80-91
• 5.1 近斷層地震動數(shù)據(jù)及輸入地震波選擇80-87
• 5.1.1 近斷層地震動數(shù)據(jù)及輸入地震波選擇81-83
• 5.1.2 輸入地震波選擇：本文選波方法83-84
• 5.1.3 輸入地震波選擇：ASCE7-05方法84-87
• 5.2 Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)地震反應比較87-90
• 5.2.1 9層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)87-88
• 5.2.2 20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)88-90
• 5.3 小結(jié)90-91
• 結(jié)論91-93
• 參考文獻93-96
• 致謝96

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本文編號：319085