地震動搖擺分量與多維地震作用下高柔結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究.pdf

1、大量震害表明，豎向地震動和搖擺地震動都會導(dǎo)致高柔結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破壞。特別是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑物高度越來越高，抗側(cè)剛度越來越小，豎向地震動和搖擺地震動對結(jié)構(gòu)的影響也會越大，如果忽視它們的影響可能會造成嚴(yán)重的危害。但目前地震工程界對高柔結(jié)構(gòu)體系在在水平、豎向、搖擺轉(zhuǎn)角加速度和搖擺傾斜位移耦合作用下的危險性和危害性認(rèn)識不足，相關(guān)的研究也還不夠全面和深入，且地震動搖擺分量的實測記錄的缺乏也在一定程度的限制了相關(guān)研究的進(jìn)度。
　　針對以上

2、問題，本文將采用理論分析、數(shù)值模擬和振動臺試驗相結(jié)合的方法，展開相研究。本文主要工作內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　（1）在譜比法的基礎(chǔ)上，結(jié)合彈性波動論中地震動搖擺分量傅里葉譜和豎向速度傅里葉譜的相似關(guān)系，提出了采用時頻局部能力更好的小波變換的獲取方法，獲取了Northridge的搖擺分量，并與振動臺試驗兩點(diǎn)差法得的結(jié)果變化趨勢一致，包括峰值個數(shù)，峰值的分布，從而證實了本文提出方法的可靠性。
　?。?）建立了水平、豎向、搖擺轉(zhuǎn)角加速

3、度和搖擺傾斜位移耦合作用下高柔結(jié)構(gòu)的運(yùn)動方程，并分別探究了搖擺轉(zhuǎn)角加速度，搖擺傾斜位移和豎向加速度的影響。其中，豎向地震動不僅會通過改變幾何剛度而影響常規(guī)的重力二階效應(yīng)，還會影響搖擺傾斜位移引起的附加重力二階效應(yīng)。振動臺試驗和理論分析得到的結(jié)果相差很小，驗證了建立的運(yùn)動方程的合理性和準(zhǔn)確性。
　?。?）水平和豎向耦合作用下，豎向地震動對結(jié)構(gòu)平動響應(yīng)的影響不明顯，但在水平、豎向、搖擺轉(zhuǎn)角加速度和搖擺傾斜位移耦合作用下，豎向地震動的影

4、響增大，因為豎向地震動不僅會引起常規(guī)的重力二階效應(yīng)的變化，也會對搖擺傾斜位移引起的附加重力二階效應(yīng)產(chǎn)生影響。通過理論分析與振動臺試驗的對比發(fā)現(xiàn)，豎向地震動對附加重力二階效應(yīng)產(chǎn)生的影響更大，在本文選取的Northridge地震波作用下可以達(dá)到常規(guī)的重力二階效應(yīng)的3~5倍。
　?。?）與豎向地震動作用相比，搖擺地震動對結(jié)構(gòu)的平動響應(yīng)的影響會更大。且搖擺傾斜位移不僅會較大幅度的增大結(jié)構(gòu)的平動響應(yīng)，而且會造成結(jié)構(gòu)的位移時程曲線發(fā)生單側(cè)偏移