近斷層地震動(dòng)時(shí)程和建筑結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)多步預(yù)測(cè).pdf

1、碩士：學(xué)位論’文近斷層地震動(dòng)時(shí)程和建筑結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)多步預(yù)測(cè)MultistepPredictionofTimeHistoriesofNear—faultGroundMotionsandSeismicResponsesofBuildingStructure學(xué)21303061完成日期：201605大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來，近斷層地震動(dòng)獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)特征和嚴(yán)重破壞作用受到

2、地震工程領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注。為進(jìn)行近斷層區(qū)工程結(jié)構(gòu)的主動(dòng)和半主動(dòng)減震控制，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)時(shí)程的短期預(yù)測(cè)，以及準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)是亟待解決的重點(diǎn)難題。借鑒新興的非線性時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法，可對(duì)地震動(dòng)時(shí)程及結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)進(jìn)行多步預(yù)測(cè)，進(jìn)而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以減小地震響應(yīng)，并降低地震災(zāi)害損失。本文結(jié)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)和極限學(xué)習(xí)機(jī)(ELM)，建立了一種EMDELM多步預(yù)測(cè)新方法，分別對(duì)近斷層地震動(dòng)時(shí)程、單自由度系統(tǒng)地震響應(yīng)和彈塑

3、性高層框架建筑的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了多步預(yù)測(cè)。具體內(nèi)容如下：首先針對(duì)地震動(dòng)時(shí)程及其作用下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)時(shí)程的高度非線性、非平穩(wěn)的特點(diǎn)，利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解將非平穩(wěn)信號(hào)分解成幾個(gè)復(fù)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(jī)器學(xué)習(xí)中具有強(qiáng)大學(xué)習(xí)能力和非線性逼近能力的極限學(xué)習(xí)機(jī)，對(duì)各固有模態(tài)函數(shù)序列進(jìn)行多步預(yù)測(cè)，疊加預(yù)測(cè)結(jié)果后得到原時(shí)間序列的預(yù)測(cè)值，從而提出了一種適用于地震動(dòng)時(shí)程和結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的EMDELM多步預(yù)測(cè)新方法。通過典型時(shí)間序列信號(hào)驗(yàn)證表

4、明，本文提出的多步預(yù)測(cè)方法適用于非平穩(wěn)時(shí)間序列的預(yù)測(cè)。其次，比較了使用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)和不使用EMD兩種情況下的多步預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)效果，比較分析表明聯(lián)合使用EMD的EMDELM方法預(yù)測(cè)效果要好于僅使用ELM的預(yù)測(cè)效果。然后應(yīng)用EMDELM多步預(yù)測(cè)新方法對(duì)近斷層地震動(dòng)加速度時(shí)程進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，一步預(yù)測(cè)和五步預(yù)測(cè)得到了成功預(yù)測(cè)，十步預(yù)測(cè)也具有較高的精度，并且該方法具有很好的魯棒性。最后，對(duì)近斷層地震動(dòng)作用下單自由度系統(tǒng)和彈塑性高層

5、框架建筑地震動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了多步預(yù)測(cè)。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(yīng)的多步預(yù)測(cè)展示了良好的預(yù)測(cè)效果。另外，對(duì)彈塑性高層框架建筑地震動(dòng)作用下位移和加速度響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，EMDELM預(yù)測(cè)方法能夠有效地對(duì)強(qiáng)震作用下建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的單步和多步預(yù)測(cè)。實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的短期預(yù)測(cè)可為主動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)先提供較為準(zhǔn)確的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程，從而有利于實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)的在線實(shí)時(shí)減震控制。關(guān)鍵詞：近斷層地震動(dòng)；非線性時(shí)間序列預(yù)測(cè)；經(jīng)驗(yàn)?zāi)?/p>