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基础隔震结构反应谱研究

作　者: 李淼锋
导　师: 涂文戈
学　校: 湖南大学
专　业: 结构工程
关键词: 基础隔震弹塑性反应谱延性谱 Bouc-Wen模型 Newmark-β法
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

反应谱理论是结构抗震领域广泛应用的基础理论之一。基础隔震结构不同于传统结构，其具有长周期、高阻尼且水平刚度小易屈服的特点，在地震作用时通常容易进入非弹性工作阶段，我国现行的抗震规范在进行结构设计时均采用的是弹性反应谱，对于弹塑性反应谱尚无规定，若按照弹性反应谱对基础隔震结构进行抗震设计，其准确性和结构的安全性会遭受质疑。因此本文为了更好的推动基础隔震结构的应用，以弹性反应谱理论为基础研究基础隔震结构弹塑性反应谱，希望可以完善抗震设计反应谱理论。本文基于现有的理论和前人的研究，对基础隔震结构做了以下研究工作：1）对于基础隔震结构分析模型及基础隔震结构恢复力模型进行了介绍，对本文采用的Bouc-Wen模型做了详细的讨论，并对其滞回环控制参数进行了研究，得到了模拟基础隔震模型的Bouc-Wen模型最佳参数。2）建立了基于Bouc-Wen模型的动力微分方程的增量Newmark-β时程分析方法，及建立了Bouc-Wen模型微分控制方程的Newton-Raphson求解迭代公式。3）推导了基于Bouc-Wen模型的弹塑性反应谱计算过程，以EL-Centro波为例建立了弹塑性加速度反应谱、弹塑性位移反应谱、延性谱以及谱位移谱加速度曲线，并讨论了结构阻尼比、第二刚度系数以及近场远场地震条件对于弹塑性反应谱的影响，得到一系列相关结论。4）建立了适用于我国规范的弹塑性反应谱。参照规范筛选了三类场地的远、近震地震动记录，通过大量的时程分析，进行统计处理，建立了三类场地的远、近震的弹塑加速度反应谱、弹塑性位移反应谱、延性谱以及谱位移谱加速度曲线，讨论了不同场地条件、不同地震条件以及不同强度折减系数对于弹塑性反应谱的影响。给出建议。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
第1章绪论  13-26
  1.1 引言  13-14
  1.2 基础隔震技术概论  14-18
    1.2.1 基础隔震结构的基本原理  14-15
    1.2.2 基础隔震结构体系简介  15-16
    1.2.3 基础隔震体系在国内外的发展和应用  16-17
    1.2.4 隔震结构与传统抗震结构的比较  17-18
  1.3 反应谱理论概论  18-24
    1.3.1 反应谱理论发展现状  19-21
    1.3.2 弹塑性反应谱发展  21-23
    1.3.3 数值计算方法简介  23-24
  1.4 本文的主要研究工作  24-26
第2章基础隔震结构模型  26-39
  2.1 基础隔震结构  26-28
    2.1.1 基础隔震结构分析模型简介  27
    2.1.2 本文的基础隔震结构分析模型  27-28
  2.2 基础隔震结构滞变恢复力模型  28-31
    2.2.1 等效线性模型  28-29
    2.2.2 双线性模型  29
    2.2.3 三线性模型  29-30
    2.2.4 Bouc-Wen 滞回模型  30-31
  2.3 Bouc-Wen 模型滞回环参数  31-38
  2.4 小结  38-39
第3章动力反应的数值计算  39-49
  3.1 动力反应的数值计算方法简介  39-44
    3.1.1 中心差分法  39-41
    3.1.2 Wilson-θ法  41-42
    3.1.3 Newmark-β法  42-44
  3.2 基于 Bouc-Wen 模型的动力微分方程算法  44-48
    3.2.1 增量 Newmark-β法  45-46
    3.2.2 Newton-Raphson 迭代解动力微分方程  46-48
  3.3 小结  48-49
第4章弹塑性反应谱  49-77
  4.1 弹塑性反应谱简介  49-52
    4.1.1 弹塑性反应谱  50-51
    4.1.2 能力谱  51
    4.1.3 需求谱  51-52
  4.2 基于 Bouc-Wen 模型的弹塑性反应谱  52-58
    4.2.1 建立延性反应谱动力方程  52-55
    4.2.2 增量 Newmark-β法和 Newton-Raphson 迭代求解动力方程  55-58
  4.3 本文弹塑性反应谱的建立  58-74
    4.3.1 以 EL-Centro 波为例建立弹塑性反应谱  58-62
    4.3.2 结构体系阻尼比对于弹塑性反应谱的影响  62-68
    4.3.3 第二刚度系数对于弹塑性反应谱的影响  68-71
    4.3.4 多遇与罕遇地震对弹塑性反应谱的影响  71-74
  4.4 小结  74-77
第5章不同场地的弹塑性反应谱  77-110
  5.1 地震动记录的选取  77-82
  5.2 不同场地对弹塑性加速度反应谱的影响  82-84
  5.3 不同场地对弹塑性位移反应谱的影响  84-86
  5.4 不同场地对延性谱的影响  86-89
  5.5 谱位移谱加速度曲线  89-91
  5.6 R 取值为 2、3 时各类反应谱图对比  91-95
  5.7 三类场地弹塑性反应谱插值表  95-108
  5.8 小结  108-110
结论与展望  110-114
参考文献  114-118
致谢  118

基础隔震结构反应谱研究

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