近场地震作用下框架与桥梁结构抗震分析.pdf

湖南大学硕士学位论文近场地震作用下框架与桥梁结构抗震分析姓名:张冰申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:易伟建 20070410 硕士学位论文摘要近场地震是近年来地震工程和结构工程领域共同关注的一个热点问题。近场地震由于其特殊的作用效应,会对工程结构造成极大破坏,给人类社会带来了巨大的财产损失和人员伤亡。目前虽然在近场地震动研究方面取得了一定的进展,也得到了一些有用的结论,但要弄清楚近场地震的特性及近场地震作用下结构的响应,还有大量的工作要做。围绕近场地震特征及其作用下结构的抗震分析,本文进行了以下几方面的研究工作: 1. 对近场地震的基本特征进行了研究与探讨,通过对一组地震记录的反应谱进行计算,认为在进行抗震设计时划定震中距 20km 以内为近场区可以较好的考虑近场地震的特殊作用效应。近场地震除具有方向性效应、明显的上盘效应及含有明显的速度脉冲外,近场地震的竖向加速度较大,在进行近场地震抗震设计时,对竖向地震作用的计算还需要详尽的研究及进一步的改进。 2. 对我国建筑抗震设计规范、建筑工程抗震性态设计通则、公路工程抗震设计规范、水工建筑物抗震设计规范、台湾地区建筑物耐震设计规范规范、美国 UBC97 规范及日本抗震设计规范在近场地震设防方面进行介绍并进行比较,认为我国建筑抗震设计规范、公路工程抗震设计规范及水工建筑物抗震设计规范在近场地震的设防方面还有待进一步的改善。 3. 对一个 10 层框架结构在近场地震作用下的响应特性作了深入的研究,认为近场地震作用下结构的响应远大于一般地震动作用下的响应;峰值加速度、峰值速度与峰值加速度的比值及速度反应谱可以作为进行近场地震设防时的考虑因素。然后对该框架结构进行 Pushover 分析,通过与非线性时程分析结果进行对比,说明 Pushover 分析方法不能正确评估结构在近场地震作用下的抗震性能,不能取代时程分析法对近场地震作用下的结构进行分析。有必要对 Pushover 方法进行修正,使之具有更广泛的适用性。 4. 通过对一组地震记录作用下的桥梁结构进行计算和分析,认为输入近场地震记录同样会对桥梁结构产生大的力与位移冲击;近场记录的最大输入能远高于一般地震动记录的最大输入能,大部分能量产生于较短的时间的,结构来不及有效的利用自身阻尼削减周期振动,因此结构破坏的可能性将显著增大。近场地震对结构提出了更高的延性需求,使用传统的方法建立近场作用下的非弹性反应谱会低估结构的弹塑性位移,不能满足结构的变形需求。 关键词:近场地震;速度脉冲;反应谱;框架结构;桥梁结构;非线性时程分析; Pushover 分析 II 近场地震作用下框架与桥梁结构抗震分析 ABSTRACT Recently near-field earthquake has e a hot point of earthquake engineering and structure engineering. Focused on the charac teristics of near-field ground motions and performances of structures under them, this thesis involves the following work: 1. The characteristics of near -field ground motions are discu ssed and conclusions can be made that the definitation of n ear-field zone within 20km can be better to consid er the special action effects of near-field ear thquakes. Besides directivity ef fects, hanging-wall effects and with velocity pulses,the vertical accelation of near-field earthquakes is very large. So the calculation of vertical earthquake actions need detailed research and furtherly improvement when carrying on seismic design of near-field earthquakes. 2. 《Code for seismic design of buildings 》, 《General rule for performance-base