大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜理論的研究與應(yīng)用.pdf

1、對(duì)于大跨度空間結(jié)構(gòu),地震動(dòng)空間變化的影響不容忽略,因而如何正確計(jì)算該類結(jié)構(gòu)的地震作用是急待解決的課題.該文圍繞這一課題重點(diǎn)研究了豎向地震動(dòng)場(chǎng)的空間變化規(guī)律(即空間相干函數(shù))以及多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜法計(jì)算理論,并用所提出的方法對(duì)首都機(jī)場(chǎng)四機(jī)位維修機(jī)庫(kù)(網(wǎng)架結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)稱AMECO)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)體育場(chǎng)罩篷(網(wǎng)殼結(jié)構(gòu))進(jìn)行了計(jì)算分析.根據(jù)臺(tái)灣SMART 1臺(tái)陣采集的六次重大地震的加速度數(shù)據(jù)記錄(共202條波),利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),對(duì)豎向(水平)地

2、震動(dòng)場(chǎng)的空間相干函數(shù)進(jìn)行了分析.按照各測(cè)點(diǎn)對(duì)在波傳播方向上的投影距離進(jìn)行分組,研究了水平與豎向地震動(dòng)場(chǎng)空間干函數(shù)與它們的空間距離(投影距離)和頻率的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)它們分別隨兩點(diǎn)的距離增大和頻率增大而減小,且與這兩點(diǎn)在地震波的傳播方向上的投影距離有較大的關(guān)系,不具有"各向同性"的性質(zhì).在對(duì)Hao提出的相干函數(shù)模型進(jìn)行合理性檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用類似于Hao模型的形式來(lái)描述豎向地震動(dòng)空間相干函數(shù).該文根據(jù)實(shí)測(cè)地震數(shù)據(jù),分別對(duì)相干函數(shù)理論表達(dá)式中的一

3、些參數(shù)進(jìn)行了擬合.結(jié)果表明,擬合精度較好.將FFT技術(shù)引入諧波合成法,對(duì)考慮了空間相關(guān)的隨機(jī)地震動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行了模擬,為多點(diǎn)輸入下空間結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)時(shí)程分析做好了準(zhǔn)備.根據(jù)大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),忽略擬靜力反應(yīng)項(xiàng)與動(dòng)力反應(yīng)項(xiàng)的耦合項(xiàng),提出了多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜計(jì)算的簡(jiǎn)化方法.該方法所表示的結(jié)構(gòu)地震動(dòng)反應(yīng)主要由擬靜力響應(yīng)和動(dòng)力響應(yīng)兩部分組成,其中擬靜力響應(yīng)是由地面各點(diǎn)輸入位移不一致引起的;動(dòng)力響應(yīng)部分主要是由結(jié)構(gòu)在地面加速度作用下引起的,它在形式上

4、與傳統(tǒng)的一致輸入反應(yīng)譜保持一致,但考慮了多點(diǎn)輸入的影響.同時(shí),該文從將地震動(dòng)力功率譜密度函數(shù)簡(jiǎn)化為白噪聲和頻響函數(shù)對(duì)地震動(dòng)頻率的選擇性兩方面入手,對(duì)擬靜力反應(yīng)和動(dòng)力反應(yīng)部分的組合系數(shù)進(jìn)行了研究并簡(jiǎn)化.結(jié)果表明,簡(jiǎn)化方法是可行的,它一方面減少了計(jì)算工作量,另一方面又保證了計(jì)算精度.對(duì)AMECO維修機(jī)庫(kù)進(jìn)行了五種激勵(lì)下的多點(diǎn)輸入動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試,分別記錄了每個(gè)柱下端的地面運(yùn)動(dòng)和網(wǎng)架上某點(diǎn)的振動(dòng)時(shí)程.分析時(shí),以地面運(yùn)動(dòng)記錄作為地震動(dòng)輸入,對(duì)經(jīng)過(guò)等

5、代的AMECO維修機(jī)庫(kù)模型進(jìn)行了多點(diǎn)輸入時(shí)程分析計(jì)算.計(jì)算結(jié)果與測(cè)試結(jié)果在時(shí)域和頻域上均較為接近,說(shuō)明多點(diǎn)輸入時(shí)程分析法是正確的,這一結(jié)論為檢驗(yàn)該文提出的多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜法提供了依據(jù),也對(duì)今后其它結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)輸入動(dòng)力測(cè)試具有借鑒意義.采用多點(diǎn)輸入時(shí)程分析法和多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜法,計(jì)算了視波速v<,app>=100m/s、200m/s、300m/s、400m/s和500m/s五種工況下AMECO維修機(jī)庫(kù)和哈工大體育場(chǎng)罩篷的地震反應(yīng),計(jì)算結(jié)果證實(shí)了