近断层脉冲型地震动下油阻尼器控制结构的地震响应预测方法

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处于近断层区域的中长周期结构在遭受地震引起的强烈脉冲作用时,其地震响应也较为显著,在结构中安装油阻尼器可以有效降低近断层区域建筑结构的地震响应。近断层地震动的脉冲特性导致其对结构具有强烈的破坏作用,而这种脉冲特性则主要由低频脉冲的脉冲周期和峰值速度等关键参数决定,油阻尼器控制结构的地震响应与这些特征参数密切相关。基于地震动关键参数,快速准确地推算油阻尼器控制结构地震响应的预测方法,对于提高该类结构的设计效率具有重要意义。
  本文以安装油阻尼器的减震控制结构为对象,在构建位移、速度及加速度反应谱预测模型的基础上,对近断层脉冲型地震动作用下油阻尼器控制结构的地震响应进行预测。主要研究内容如下:
  (1)系统地介绍了近断层脉冲型地震动的特征及识别方法,分析了速度脉冲的产生原因及决定速度脉冲特性的关键因素,为本文后续研究工作奠定理论基础。
  (2)研究了脉冲型地震动的反应谱与伪反应谱之间的关系。通过统计回归分析,分别得到阻尼调整系数比及速度反应谱与伪速度反应谱的经验函数,建立了不同反应谱之间的换算关系。
  (3)采用数值分析方法,建立了考虑脉冲周期、峰值地面速度、结构周期、结构阻尼比等因素的加速度反应谱模型。基于不同反应谱之间的换算关系,构建了脉冲型地震动位移谱及速度谱的经验模型。
  (4)以附加油阻尼器的单自由度控制结构为对象,基于等价线性化原则,建立了脉冲型地震动作用下油阻尼器控制系统的最大位移和最大阻尼力的预测方法。数值分析结果表明,结构周期与脉冲周期比值T/Tp在(0.1,5)区间时,本文方法能较好地预测油阻尼器控制系统的地震响应。
  (5)针对在基底隔震层安装油阻尼器的隔震结构,考虑油阻尼器的非线性特征,提出了隔震结构的等价单自由度体系的建立方法。利用本文提出的反应谱模型及油阻尼器控制系统的地震响应评估方法,建立了油阻尼器隔震结构的地震响应预测方法。
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