基礎隔震結構隔震層譜及地震動幅頻相關性研究.pdf

1、由于反應譜理論的便捷性及設計反應譜的直觀性，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用。但因基礎隔震結構周期較長且阻尼比較大，故關于設計反應譜的長周期段如何取值并設定調整等問題一直存有爭議。其次，目前使用的設計反應譜影響因素僅僅考慮了場地類別及地震分組，并沒有考慮震源機制等如何影響反應譜的譜形及譜值。此外，基礎隔震

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

3、層譜的定義。基于表征模型與傳統(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)空間法得到基礎隔震結構的隔震層線性譜，重點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系，利用曲線擬合給出“隔震層比值譜”的表達式，最后通過算例分析證明該表達式可行，可將其用于基礎隔震結構隔震層非比例阻尼響應的估算中。最后從濾波原理出發(fā)，建議上部

4、結構設計時應采用“濾波譜”并用振動臺試驗進行了驗證。
　?。?）在表征模型的運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。分析了震源機制、場地類別、斷層距以及結構特性參數(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式，由于擬合表達式形式簡單，擬合優(yōu)度大且離散程度低，便于工程應用，可以為基礎隔震結構基于力的抗震設計提供一定的依據(jù)。
　　（3）選取1217條強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、震源機制、隔震層阻尼比、頻率比及質量比對隔震層非線性位移譜的影響，用振動臺試驗驗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式，并通過算例分析證明該表達式可以用于罕遇甚至極罕遇地震作用下基礎隔震結構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性，給出基礎隔震結構選波方法及選取與調幅時所用的地震動強度指標。通過算例分析、隔震層非線性譜與地震動強度指標的相關性分析，對基礎隔震結構時程分析時地震動強度指標選取給出建議。分析目標譜、規(guī)范譜和時程分析用地震動記錄對應譜之間的相關性，對建立的基礎隔震結構