不同类型地震动作用下等强度需求谱特征及其影响因素分析

以非弹性单自由度(NSDOF)体系为研究对象,分别选取远场普通地震记录、远场长周期地震记录和近场脉冲型地震记录为输入,对不同类型地震动作用下等强度需求谱特征及其影响因素进行了研究。首先,基于已有研究成果建立了远场长周期地震记录和近场脉冲型地震记录选取准则,从太平洋地震工程研究中心(PEER)地震记录数据库选取了3种不同类型的地震记录,共60条,对其频谱特性进行了对比研究;然后,建立了NSDOF体系运动方程,运用MATLAB进行了编程并求解得到了体系的地震响应,在此基础上建立了等强度需求谱;最后,对比研究了不同类型地震动作用下等强度需求谱的谱形和谱值特征,以及强度折减系数、阻尼比和刚度比对等强度需求谱的影响。研究结果表明:不同类型地震动作用下等强度需求谱的谱形变化不大,谱值在对应周期段差别较大;在特定周期段,增加阻尼比可以对NSDOF体系位移响应起到较好的控制作用,增大强度折减系数可以对体系加速度响应和位移响应同时起到较好的控制作用。

考虑退化、捏拢和双向耦合效应的等强度延性需求谱

传统的等强度延性需求谱通常难以有效地考虑强度退化、刚度退化、捏拢效应以及双向恢复力耦合效应的影响。鉴于此,基于双轴Bouc-Wen-Baber-Noori模型,建立了双向地震激励作用下单质点双自由度体系非弹性地震反应谱的基本方程,并定量分析了强度退化、刚度退化、捏拢效应和双向恢复力耦合效应对结构地震延性需求的影响,进而分别建立了等强度延性需求的均值谱和标准差谱的预测方程。分析结果表明:强度退化、刚度退化和捏拢效应会增大结构的地震延性需求;双向恢复力的耦合效应对地震延性需求的影响,取决于结构沿两个主轴方向地震耗能能力的相互竞争;退化、捏拢和耦合效应会明显增大结构地震延性需求的标准差,且非线性程度越高,随机性表现越明显;随着结构沿两个主轴方向自振周期的增加,等强度地震延性需求的均值和标准差均逐渐减小。

脉冲型地震下隔震结构的等强度位移需求谱研究

隔震支座在脉冲型地震作用下将经历很大变形,容易发生拉裂、失稳等破坏,利用等强度位移需求谱对隔震支座的最大非弹性变形进行估算简单、高效。以脉冲型地震记录作为激励,对基础隔震结构在脉冲型地震作用下的等强度位移需求谱进行研究。首先,采用Bouc-Wen模型描述隔震支座的非线性力-变形关系,建立了隔震结构等强度位移需求谱的相关运动方程;然后,运用MATLAB对运动方程进行编程并求解,得到基础隔震结构的等强度位移需求谱;最后,通过数值拟合建立了等强度位移需求谱的数学表达式,利用该表达式可以对隔震支座的最大非弹性变形进行快速估算,便于工程应用。

竖向不规则结构的抗震性能评估

基于模态Pushover方法和等强度延性需求谱理论,给出了竖向不规则结构评估的方法和步骤。通过模态Pushover方法,以考虑竖向不规则结构在地震作用下高振型的影响,利用等强度延性需求谱对等效单自由度体系进行计算,得到其延性和位移需求,并转化为多自由度体系的位移需求。利用上述方法对典型的竖向不规则结构算例进行了分析计算,结果表明该方法能够有效应用于竖向不规则结构的计算。