多點(diǎn)地震激勵(lì)下大跨空間結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析與設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、空間變化地震動(dòng)是指在較大區(qū)域范圍內(nèi)各點(diǎn)振幅和相位均不相同的地震波，考慮這種地震動(dòng)空間效應(yīng)可能會(huì)對(duì)大跨結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。過(guò)去人們更多的將多點(diǎn)激勵(lì)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用在橋梁結(jié)構(gòu)中，而忽略了其對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)的影響。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，大跨空間結(jié)構(gòu)的總長(zhǎng)度越來(lái)越大，甚至可以達(dá)到數(shù)百米，抗震設(shè)計(jì)時(shí)考慮地震動(dòng)空間效應(yīng)的影響已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的共識(shí)。雖然國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者已經(jīng)針對(duì)不同類型的大跨空間結(jié)構(gòu)實(shí)際工程進(jìn)行了多點(diǎn)激勵(lì)響應(yīng)分析研究，也認(rèn)識(shí)到考慮

2、地震動(dòng)空間效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性，但由于實(shí)際工程往往比較特殊，即使相同類型結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)也會(huì)存在較大差異，因此很難得到普遍適用于指定類型結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法。因此，為了研究空間變化地震動(dòng)對(duì)大跨建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響機(jī)理，提出適用于特定類型結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)激勵(lì)抗震設(shè)計(jì)方法，本文選取雙向?qū)ΨQ大跨空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型作為研究對(duì)象，通過(guò)改變結(jié)構(gòu)及地震動(dòng)參數(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)變化規(guī)律進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，主要完成了以下幾方面的工作:
　　(1)對(duì)多點(diǎn)激勵(lì)結(jié)構(gòu)

3、地震響應(yīng)分析方法進(jìn)行研究:給出了適用于兩點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，并對(duì)其計(jì)算精度進(jìn)行分析;對(duì)本文選用的多點(diǎn)虛擬激勵(lì)法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，同時(shí)給出其簡(jiǎn)化求解形式。
　　(2)研究了三種地震動(dòng)空間效應(yīng)對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響機(jī)理:通過(guò)多點(diǎn)虛擬激勵(lì)法推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)響應(yīng)功率譜解析表達(dá)式，提取相應(yīng)的多點(diǎn)激勵(lì)效應(yīng)項(xiàng)來(lái)分析各個(gè)地震動(dòng)空間效應(yīng)對(duì)于結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響機(jī)理;選取不同工況組合來(lái)具體分析行波效應(yīng)、部分相干效應(yīng)以及局部場(chǎng)地效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響規(guī)律;并

4、通過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)響應(yīng)極值隨行波頻率的變化來(lái)判斷結(jié)構(gòu)受影響程度。
　　(3)研究了不同支承數(shù)量以及支承形式對(duì)于多點(diǎn)激勵(lì)下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響規(guī)律:先以兩跨多支承結(jié)構(gòu)為例，推導(dǎo)相應(yīng)的多點(diǎn)激勵(lì)效應(yīng)項(xiàng)并計(jì)算結(jié)構(gòu)響應(yīng)極值，再與單跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，分析支承數(shù)量增加對(duì)于結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響機(jī)理;將此方法拓展至多支承結(jié)構(gòu)，分析支承數(shù)量增加對(duì)于結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響規(guī)律;改變結(jié)構(gòu)支承形式來(lái)研究結(jié)構(gòu)總體剛度分布變化對(duì)于多點(diǎn)激勵(lì)下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。
　　(4)研究了多點(diǎn)地震

5、激勵(lì)對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)響應(yīng)影響機(jī)理:同樣通過(guò)多點(diǎn)虛擬激勵(lì)法對(duì)結(jié)構(gòu)屋蓋的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)功率譜解析表達(dá)式進(jìn)行推導(dǎo)，求解出結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)響應(yīng)的極值分布規(guī)律;提出“等效扭轉(zhuǎn)偏心率”的概念，并與我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范給出的“偶然偏心率”進(jìn)行比較來(lái)考察多點(diǎn)地震激勵(lì)效應(yīng)對(duì)于結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)響應(yīng)的影響程度;通過(guò)改變結(jié)構(gòu)的支承數(shù)量、支承形式、層數(shù)、扭轉(zhuǎn)周期比、柱子側(cè)向剛度及場(chǎng)地類型等條件來(lái)系統(tǒng)的分析結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)響應(yīng)受多點(diǎn)激勵(lì)效應(yīng)的影響變化規(guī)律。
　　(5)對(duì)多維多點(diǎn)激勵(lì)下大跨空

6、間結(jié)構(gòu)地震隨機(jī)響應(yīng)進(jìn)行研究:首先通過(guò)理論推導(dǎo)給出多維多點(diǎn)虛擬激勵(lì)法的求解形式;再通過(guò)數(shù)值算例分析比較多維多點(diǎn)激勵(lì)與單維多點(diǎn)激勵(lì)下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的異同;最后通過(guò)改變地震波的入射角度來(lái)研究其對(duì)多維多點(diǎn)激勵(lì)下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)影響規(guī)律。
　　(6)提出空間變化地震動(dòng)下大跨空間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法:根據(jù)前文所研究的多點(diǎn)激勵(lì)下大跨空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型地震響應(yīng)規(guī)律，總結(jié)出適用于此類型結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)方法。首先分別給出結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中對(duì)于行波效應(yīng)、部分相干效應(yīng)