本文關(guān)鍵詞：近斷層地震動時程和建筑結(jié)構(gòu)地震響應多步預測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,近斷層地震動獨特的運動特征和嚴重破壞作用受到地震工程領域?qū)W者的廣泛關(guān)注。為進行近斷層區(qū)工程結(jié)構(gòu)的主動和半主動減震控制,實現(xiàn)強震地面運動時程的短期預測,以及準確預測建筑結(jié)構(gòu)地震動力響應是亟待解決的重點難題。借鑒新興的非線性時間序列預測方法,可對地震動時程及結(jié)構(gòu)地震響應進行多步預測,進而對建筑結(jié)構(gòu)進行實時控制以減小地震響應,并降低地震災害損失。本文結(jié)合經(jīng)驗模態(tài)分解(EMD)和極限學習機(ELM),建立了一種EMD-ELM多步預測新方法,分別對近斷層地震動時程、單自由度系統(tǒng)地震響應和彈塑性高層框架建筑的動力響應進行了多步預測。具體內(nèi)容如下：首先針對地震動時程及其作用下結(jié)構(gòu)地震響應時程的高度非線性、非平穩(wěn)的特點,利用經(jīng)驗模態(tài)分解將非平穩(wěn)信號分解成幾個復雜度與不規(guī)則程度較低的固有模態(tài)函數(shù)序列。并引入機器學習中具有強大學習能力和非線性逼近能力的極限學習機,對各固有模態(tài)函數(shù)序列進行多步預測,疊加預測結(jié)果后得到原時間序列的預測值,從而提出了一種適用于地震動時程和結(jié)構(gòu)地震響應的EMD-ELM多步預測新方法。通過典型時間序列信號驗證表明,本文提出的多步預測方法適用于非平穩(wěn)時間序列的預測。其次,比較了使用經(jīng)驗模態(tài)分解(EMD)和不使用EMD兩種情況下的多步預測方法的預測效果,比較分析表明聯(lián)合使用EMD的EMD-ELM方法預測效果要好于僅使用ELM的預測效果。然后應用EMD-ELM多步預測新方法對近斷層地震動加速度時程進行預測。結(jié)果表明,一步預測和五步預測得到了成功預測,十步預測也具有較高的精度,并且該方法具有很好的魯棒性。最后,對近斷層地震動作用下單自由度系統(tǒng)和彈塑性高層框架建筑地震動力響應進行了多步預測。在不同周期下單自由度系統(tǒng)的彈塑性位移、速度、加速度響應的多步預測展示了良好的預測效果。另外,對彈塑性高層框架建筑地震動作用下位移和加速度響應進行預測,結(jié)果表明,EMD-ELM預測方法能夠有效地對強震作用下建筑結(jié)構(gòu)動力響應的單步和多步預測。實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)地震響應的短期預測可為主動控制系統(tǒng)預先提供較為準確的動力響應時程,從而有利于實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)的在線實時減震控制。
【關(guān)鍵詞】：近斷層地震動 非線性時間序列預測 經(jīng)驗模態(tài)分解 極限學習機 EMD-ELM方法 結(jié)構(gòu)地震響應
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P315.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 非線性時間序列預測方法研究與進展10-15
• 1.2.1 非線性時間序列預測方法10-11
• 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡預測方法11-14
• 1.2.3 多步預測策略14-15
• 1.3 近斷層地震動和結(jié)構(gòu)地震響應預測研究進展15-18
• 1.3.1 近斷層地震動的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 近斷層地震動與結(jié)構(gòu)動力響應時程預測17-18
• 1.4 論文主要工作18-20
• 2 EMD-ELM多步預測新方法20-35
• 2.1 地震動時程的經(jīng)驗模態(tài)分解和極限學習機方法20-28
• 2.1.1 經(jīng)驗模態(tài)分解20-22
• 2.1.2 極限學習機22-24
• 2.1.3 EMD-ELM預測方法24-28
• 2.2 黎曼zeta函數(shù)零點序列的混沌特性分析及預測28-34
• 2.2.1 黎曼zeta函數(shù)簡介29
• 2.2.2 零點間隔序列混沌特性分析29-31
• 2.2.3 零點間隔序列多步預測31-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 3 近斷層地震動和單自由度系統(tǒng)響應時程多步預測35-50
• 3.1 基于ELM預測方法和基于EMD-ELM預測方法比較35-38
• 3.2 集集地震動加速度時程的多步預測38-42
• 3.2.1 典型地震動記錄多步預測38
• 3.2.2 典型地震動記錄多步預測誤差38-42
• 3.3 單自由度系統(tǒng)地震響應的多步預測42-49
• 3.3.1 線性單自由度系統(tǒng)的地震響應42-43
• 3.3.2 不同周期的單自由度系統(tǒng)彈塑性響應多步預測43-47
• 3.3.3 單自由度系統(tǒng)地震響應多步預測誤差47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 近斷層地震動作用下彈塑性高層框架建筑響應多步預測50-65
• 4.1 引言50
• 4.2 工程結(jié)構(gòu)模型建立及地震響應分析50-53
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)模型參數(shù)50-51
• 4.2.2 Bouc-Wen滯回模型51-53
• 4.3 近斷層地震動作用下彈塑性高層框架建筑地震位移響應預測53-59
• 4.4 近斷層地震動作用下彈塑性高層框架建筑地震加速度響應預測59-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 5 結(jié)論65-67
• 參考文獻67-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況73-74
• 致謝74-75

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  本文關(guān)鍵詞：近斷層地震動時程和建筑結(jié)構(gòu)地震響應多步預測，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：281121