考虑场地条件的脉冲型地震动对隔震结构的作用分析

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由于近年来发生的较大地震中,越来越多的研究者注意到脉冲型地震动,并且相对于常规地震动的破坏作用,这种地震动所产生的震害往往会更大更突出,特别是对于隔震结构、超高层结构等自振周期较长的柔性结构,结构的地震响应更加显著。目前大多数研究人员普遍认为脉冲型地震动之所以会有如此巨大的破坏作用,是因为其含有较丰富的长周期成分,具有长周期速度脉冲效应,以及当脉冲周期与隔震结构、超高层结构等长周期结构的基本自振周期相近时较易出现“共振效应”。通常实际工程中分析建筑抗震时要作选波工作,在选波过程中常会遇到不同的场地条件对所选的地震动存在明显的差异性,又认识到脉冲型地震动特有的结构破坏性,结合这两种因素,本文有必要对脉冲型地震动进行针对性地强度分析、频谱特性分析,解释不同场地条件下脉冲型地震动特有的地震破坏作用,再通过比较在不同场地条件下基础隔震结构受脉冲型地震动影响的情况,更加全面地分析脉冲型地震动受场地条件的影响情况,及隔震结构受其作用的对应响应情况,研究其影响规律。为了研究考虑场地条件的脉冲型地震动对隔震结构的作用情况,本文从太平洋强震数据库(PEER)中下载所需的脉冲型地震动记录数据,根据等效剪切波速_sV的不同,对这些地震动进行场地条件(硬基岩、基岩、软基岩、坚硬土、软土)的分类。对所分类的不同场地条件脉冲型地震动进行特征指标分析,研究场地条件对该类型地震动强度参数和频谱特性的影响。再用ETABS作不同场地条件下这种类型地震动对基础隔震结构的弹性分析,用PERFORM-3D作弹塑性分析,得到结构在地震作用下的破坏情况。研究发现场地条件对脉冲型地震动强度参数PGV、PGD、PGV/PGA影响很大,土质越软强度参数普遍越大,脉冲效应也越强。脉冲型地震动的反应谱在长周期区域随着土质变软,谱值更大;其功率谱在低频区域随着土质变软也逐渐增大,并且脉冲型地震动的傅里叶谱有丰富的低频成分。与非脉冲型地震动相比,隔震结构在脉冲型地震动作用下的响应情况要剧烈得多,结构的层间位移角、层间剪力、支座位移等均有较大增加。对于不同场地条件下的脉冲型地震动对隔震结构的响应情况同样也具有结构的地震响应随着场地条件的土质变软而更加剧烈的特点。
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