地震動(dòng)特性對(duì)結(jié)構(gòu)非線性響應(yīng)的影響分析.pdf

1、在地震區(qū)保證抗震結(jié)構(gòu)在較強(qiáng)地震作用下安全可靠的較成熟方法, 應(yīng)首推以非線性動(dòng)力時(shí)程反應(yīng)分析為基礎(chǔ)的多波驗(yàn)算。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的模型化之后, 影響驗(yàn)算結(jié)果的最大不確定性因素就是如何合理地選取地震波。一般來(lái)說(shuō), 選取的地震波應(yīng)該盡可能地與房屋在設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)以較大概率將要遭受的地震動(dòng)相似。就現(xiàn)有的研究結(jié)果看, 為達(dá)到上述目的, 一般認(rèn)為應(yīng)主要控制地震波的加速度幅值、頻譜特性和持時(shí)這三個(gè)最重要的地震動(dòng)特性, 并在一定程度(或平均意義) 上與目

2、標(biāo)反應(yīng)譜一致。如果對(duì)輸入地震波不加限制, 分析結(jié)果的差異可以高達(dá)幾倍甚至幾十倍。但即使嚴(yán)格按照前述方法控制, 仍然可能出現(xiàn)在幾條反應(yīng)譜相近的地震波作用下, 各模擬彈塑性動(dòng)力反應(yīng)結(jié)果之間的差異較大, 甚至相差幾倍以上的現(xiàn)象。這說(shuō)明僅僅通過(guò)控制上述三個(gè)因素對(duì)地震波進(jìn)行判斷, 還沒(méi)有說(shuō)明問(wèn)題的全部, 一些上述方法未能控制住的地震動(dòng)特性有時(shí)可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力反應(yīng)產(chǎn)生顯著影響。 此外，雖然地震動(dòng)的非平穩(wěn)特性被越來(lái)越多的研究者所認(rèn)識(shí)

3、，但是其對(duì)結(jié)構(gòu)非線性響應(yīng)的影響卻一直沒(méi)有較為深入的研究。傳統(tǒng)的反應(yīng)譜和功率譜缺乏對(duì)地震動(dòng)時(shí)間信息的表達(dá)，而由小波變換得到的地震動(dòng)局部譜(時(shí)變譜)能更準(zhǔn)確地反應(yīng)地震動(dòng)的非平穩(wěn)性。更為重要的是，小波變換可以將地震動(dòng)能量在時(shí)間上的分布進(jìn)行調(diào)整而不改變能量在頻率上的分布，對(duì)考察地震動(dòng)非平穩(wěn)性對(duì)結(jié)構(gòu)非線性響應(yīng)的影響非常有利。 最后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震時(shí)程分析時(shí)，輸入地震波的確定是基礎(chǔ)，僅依靠現(xiàn)有的地震加速度記錄往往不能滿足要求。而人造地震波由于

4、在滿足需求的烈度、持時(shí)及頻譜特性等方面具有任意性和統(tǒng)計(jì)性等特點(diǎn)，已逐漸成為輸入地震波的一個(gè)與實(shí)際地震動(dòng)記錄同等重要的來(lái)源, 并且將在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中扮演越來(lái)越重要的角色。但是，人造地震波能否反映對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響很大的實(shí)際地震波的非平穩(wěn)特性？這還有待考察。 本文將采用結(jié)構(gòu)非線性分析程序OpenSees建造五榀平面結(jié)構(gòu)模型，利用基于ARMA模型的人造地震波法構(gòu)造幾條人工地震波，并將人工地震波和隨機(jī)篩選的實(shí)際地震波輸入結(jié)構(gòu)模型中。在對(duì)比