長周期結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)特點及高階振型影響分析.pdf

1、長周期地震動具有峰值加速度PGA低、峰值速度PGV和峰值位移PGD相對較大、持續(xù)時間TD相對較長，并且長周期成分豐富的特點。歷次災(zāi)害表明，長周期結(jié)構(gòu)受長周期地震動影響較大，破壞程度明顯高于普通地震動。隨著城市化進(jìn)程的加快，自振周期較長的超高層建筑越來越多，長周期結(jié)構(gòu)在長周期地震動作用下的地震反應(yīng)特點具有重要的研究價值?；陂L周期地震動的時頻特性和長周期結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特點，本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)本文基于東日本Mw9.0[

2、1]級地震對遠(yuǎn)場地震動的長周期特性進(jìn)行分析，研究了遠(yuǎn)場地震動在時域和頻域的特征，分析了傳播距離對遠(yuǎn)場地震動時頻參數(shù)的影響。研究結(jié)果表明，隨著傳播距離的增大，地震動持續(xù)時間并未衰減，而是表現(xiàn)出增大的趨勢;特征周期Tp和平均周期Tm均表現(xiàn)出明顯的增大趨勢;相比于峰值加速度PGA的快速衰減，峰值位移PGD衰減相對較慢。結(jié)果證明大震級地震下的遠(yuǎn)場地震動具有持續(xù)時間長，強(qiáng)度低而位移相對較大的特點，表現(xiàn)出明顯的長周期特性。在此基礎(chǔ)上，本文基于傅里葉

3、幅值譜，提出了遠(yuǎn)場長周期地震動界定指標(biāo)λ，篩選出大量遠(yuǎn)場長周期地震動，研究震級、震中距和場地條件對遠(yuǎn)場長周期地震動的影響。
　　(2)本文利用有限元計算分析軟件ETABS并采用時程分析法對框架-核心筒模型在普通地震動和長周期地震動作用下的地震反應(yīng)進(jìn)行了分析比較。結(jié)果表明，長周期地震動作用下長周期結(jié)構(gòu)的水平位移、層間位移角、基底剪力和傾覆力矩均大于普通地震動作用下和規(guī)范反應(yīng)譜法計算的結(jié)果。長周期結(jié)構(gòu)在長周期地震動作用下，結(jié)構(gòu)最大反應(yīng)

4、通常出現(xiàn)在地震動中后期，結(jié)構(gòu)響應(yīng)水平整體較大，在較長時間內(nèi)結(jié)構(gòu)反應(yīng)總是接近反應(yīng)最大值，這種反應(yīng)特點對結(jié)構(gòu)抗震更加不利。
　　(3)本文基于各階振型對結(jié)構(gòu)基底剪力的影響，認(rèn)為振型質(zhì)量參與系數(shù)r與反應(yīng)譜幅值α的乘積能夠反映各階振型對基底剪力的貢獻(xiàn)，提出了考慮高階振型的長周期結(jié)構(gòu)地震動選取方法，并通過將ETABS模型時程分析的基底剪力計算結(jié)果與反應(yīng)譜法計算結(jié)果相比較，驗證其合理性。
　　(4)本文采用基于振型分解的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析