基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)隔震層譜及地震動幅頻相關(guān)性研究.pdf

1、由于反應(yīng)譜理論的便捷性及設(shè)計反應(yīng)譜的直觀性，自1932年該方法提出以后，便被世界各國接受并沿用至今。在過去的三十年里，由于隔震建筑經(jīng)歷了多次地震之后仍表現(xiàn)出良好的抗震性能，在工業(yè)建筑與民用建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。但因基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)周期較長且阻尼比較大，故關(guān)于設(shè)計反應(yīng)譜的長周期段如何取值并設(shè)定調(diào)整等問題一直存有爭議。其次，目前使用的設(shè)計反應(yīng)譜影響因素僅僅考慮了場地類別及地震分組，并沒有考慮震源機(jī)制等如何影響反應(yīng)譜的譜形及譜值。此外，基礎(chǔ)隔震

2、結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)和隔震層阻尼特性存在著明顯差異，而設(shè)計反應(yīng)譜中沒有充分考慮非比例阻尼的影響，故將當(dāng)前的設(shè)計反應(yīng)譜用于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是不合理的。當(dāng)前的設(shè)計反應(yīng)譜已不能滿足工程實(shí)踐需要。因此，本文以基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)隔震層譜為主要研究對象，在隔震層線性譜及非線性譜、非線性譜的應(yīng)用等方面展開了研究。具體工作如下：
　　（1）對比基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)有限元模型與其多自由度體系簡化模型的數(shù)值模擬結(jié)果，提出基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)非比例阻尼特性表征模型，并給出隔震

3、層譜的定義?；诒碚髂Ｐ团c傳統(tǒng)簡化模型隔震層譜的差異，說明了考慮非比例阻尼的重要性。故在非比例阻尼特性表征模型的運(yùn)動方程中考慮非比例阻尼的影響，采用Matlab編程并利用狀態(tài)空間法得到基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的隔震層線性譜，重點(diǎn)研究非比例阻尼隔震層譜與比例阻尼隔震層譜的頻譜特性及二者之間的關(guān)系，利用曲線擬合給出“隔震層比值譜”的表達(dá)式，最后通過算例分析證明該表達(dá)式可行，可將其用于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)隔震層非比例阻尼響應(yīng)的估算中。最后從濾波原理出發(fā)，建議上部

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)采用“濾波譜”并用振動臺試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　?。?）在表征模型的運(yùn)動方程中考慮隔震層的非線性，選取1217條峰值地面加速度（PGA）大于0.01g的強(qiáng)震記錄，通過狀態(tài)空間法和四階龍格-庫塔法得到隔震層非線性加速度譜。分析了震源機(jī)制、場地類別、斷層距以及結(jié)構(gòu)特性參數(shù)，對隔震層非線性加速度譜的影響，并給出阻尼比修正系數(shù)。消除PGA對隔震層非線性加速度譜譜形的影響，得到隔震層加速度動力放大系數(shù)譜，并對其影響因素進(jìn)行了分析。通

5、過曲線擬合給出隔震層加速度譜及其動力放大系數(shù)譜在不同激勵特性下的表達(dá)式，由于擬合表達(dá)式形式簡單，擬合優(yōu)度大且離散程度低，便于工程應(yīng)用，可以為基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)基于力的抗震設(shè)計提供一定的依據(jù)。
　?。?）選取1217條強(qiáng)震記錄并采用時程分析得到隔震層非線性位移譜，研究斷層距、場地類別、震源機(jī)制、隔震層阻尼比、頻率比及質(zhì)量比對隔震層非線性位移譜的影響，用振動臺試驗(yàn)驗(yàn)證了斷層距對隔震層位移的影響規(guī)律以及近場影響系數(shù)取值的不合理性。給出模型化隔

6、震層位移譜的三段式擬合表達(dá)式，并通過算例分析證明該表達(dá)式可以用于罕遇甚至極罕遇地震作用下基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)隔震層位移的快速估算。
　?。?）研究隔震層非線性譜與地震動幅值及頻譜特性的相關(guān)性，給出基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)選波方法及選取與調(diào)幅時所用的地震動強(qiáng)度指標(biāo)。通過算例分析、隔震層非線性譜與地震動強(qiáng)度指標(biāo)的相關(guān)性分析，對基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)時程分析時地震動強(qiáng)度指標(biāo)選取給出建議。分析目標(biāo)譜、規(guī)范譜和時程分析用地震動記錄對應(yīng)譜之間的相關(guān)性，對建立的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)