多點地震激勵下大跨空間結構響應分析與設計方法研究.pdf

1、空間變化地震動是指在較大區(qū)域范圍內各點振幅和相位均不相同的地震波，考慮這種地震動空間效應可能會對大跨結構抗震設計產生重大影響。過去人們更多的將多點激勵抗震設計應用在橋梁結構中，而忽略了其對大跨空間結構的影響。隨著工程技術的發(fā)展，大跨空間結構的總長度越來越大，甚至可以達到數百米，抗震設計時考慮地震動空間效應的影響已成為國內外學術界和工程界的共識。雖然國內眾多學者已經針對不同類型的大跨空間結構實際工程進行了多點激勵響應分析研究，也認識到考慮

2、地震動空間效應對結構抗震設計的重要性，但由于實際工程往往比較特殊，即使相同類型結構的地震響應也會存在較大差異，因此很難得到普遍適用于指定類型結構的抗震設計方法。因此，為了研究空間變化地震動對大跨建筑結構響應的影響機理，提出適用于特定類型結構的多點激勵抗震設計方法，本文選取雙向對稱大跨空間結構簡化模型作為研究對象，通過改變結構及地震動參數，對結構地震響應變化規(guī)律進行深入系統(tǒng)研究，主要完成了以下幾方面的工作:
　　(1)對多點激勵結構

3、地震響應分析方法進行研究:給出了適用于兩點支承結構的簡化計算方法，并對其計算精度進行分析;對本文選用的多點虛擬激勵法進行簡單介紹，同時給出其簡化求解形式。
　　(2)研究了三種地震動空間效應對大跨空間結構地震響應的影響機理:通過多點虛擬激勵法推導出結構響應功率譜解析表達式，提取相應的多點激勵效應項來分析各個地震動空間效應對于結構響應的影響機理;選取不同工況組合來具體分析行波效應、部分相干效應以及局部場地效應對結構響應的影響規(guī)律;并

4、通過計算結構響應極值隨行波頻率的變化來判斷結構受影響程度。
　　(3)研究了不同支承數量以及支承形式對于多點激勵下結構響應的影響規(guī)律:先以兩跨多支承結構為例，推導相應的多點激勵效應項并計算結構響應極值，再與單跨結構進行比較，分析支承數量增加對于結構響應的影響機理;將此方法拓展至多支承結構，分析支承數量增加對于結構響應的影響規(guī)律;改變結構支承形式來研究結構總體剛度分布變化對于多點激勵下結構響應的影響。
　　(4)研究了多點地震

5、激勵對大跨空間結構扭轉響應影響機理:同樣通過多點虛擬激勵法對結構屋蓋的扭轉響應功率譜解析表達式進行推導，求解出結構扭轉響應的極值分布規(guī)律;提出“等效扭轉偏心率”的概念，并與我國抗震設計規(guī)范給出的“偶然偏心率”進行比較來考察多點地震激勵效應對于結構扭轉響應的影響程度;通過改變結構的支承數量、支承形式、層數、扭轉周期比、柱子側向剛度及場地類型等條件來系統(tǒng)的分析結構扭轉響應受多點激勵效應的影響變化規(guī)律。
　　(5)對多維多點激勵下大跨空

6、間結構地震隨機響應進行研究:首先通過理論推導給出多維多點虛擬激勵法的求解形式;再通過數值算例分析比較多維多點激勵與單維多點激勵下結構地震響應的異同;最后通過改變地震波的入射角度來研究其對多維多點激勵下結構地震響應影響規(guī)律。
　　(6)提出空間變化地震動下大跨空間結構抗震設計方法:根據前文所研究的多點激勵下大跨空間結構簡化模型地震響應規(guī)律，總結出適用于此類型結構的多點抗震設計方法。首先分別給出結構抗震設計中對于行波效應、部分相干效應