基于非平穩(wěn)地震模型的框架結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)及可靠度分析

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1、西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于非平穩(wěn)地震模型的框架結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)及可靠度分析專業(yè):結(jié)構(gòu)工程碩士生:黃舉指導(dǎo)教師:史慶軒教授郭秀秀副教授摘要結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動理論已廣泛應(yīng)用于分析規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)問題,以往對結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動響應(yīng)的研究,常將作用于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的地震激勵用高斯白噪聲過程模擬。實(shí)際上,地震震源以脈沖的形式不斷向外釋放能量,在能量傳播的過程中,地震波被地殼各土層界面多次反射和折射,使作用于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的面波的非平穩(wěn)性大大增加,因此,地震動模型考慮震源脈沖強(qiáng)度非平穩(wěn)性和場地土層過濾作用這兩個因素后,更能體現(xiàn)地面地震動的物理特性。此外,過去

2、的結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動的研究將水平和豎直兩個方向上的地震激勵視為相互獨(dú)立的兩個變量,實(shí)際上這兩個變量是多個方向上的地震激勵正交分解得到的,具有明顯的相關(guān)性。本文基于以上問題展開研究,主要包含:(1)分析了水平高斯白噪聲激勵下框架結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)及可靠度。首先將基巖的振動模擬為高斯白噪聲和均勻調(diào)制高斯白噪聲,視場地土層為天然二階線性濾波器,建立典型框架結(jié)構(gòu)在非平穩(wěn)過濾高斯白噪聲激勵下的運(yùn)動方程,聯(lián)立二階濾波方程和結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程,然后采用累計(jì)矩截?cái)喾ㄇ蟮媒Y(jié)構(gòu)在非平穩(wěn)過濾高斯白噪聲激勵下的地震響應(yīng),最后研究場地參數(shù)對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)及抗震可靠度的影響

3、。結(jié)果表明:地震動模型考慮場地土層過濾作用后,地震激勵下的結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)更具代表性。(2)分析了水平和豎向地震作用下框架結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)及可靠度。首先研究了豎向地震作用對結(jié)構(gòu)水平地震響應(yīng)的影響。然后將地震激勵分別用過濾高斯白噪聲和均勻調(diào)制過濾高斯白噪聲進(jìn)行模擬,研究水平和豎向地震作用相關(guān)性對結(jié)構(gòu)水平響應(yīng)及其可靠度的影響,最后通過對比兩種地震激勵模型下的結(jié)構(gòu)抗震可靠度,探索地震非平穩(wěn)性對結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。結(jié)果表明:地震作用的強(qiáng)度非平穩(wěn)性越強(qiáng),水平和豎向地震作用的相關(guān)性對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響越顯著。西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文(3)分

4、析了水平泊松白噪聲激勵下框架結(jié)構(gòu)響應(yīng)及可靠度。采用泊松白噪聲過程模擬基巖振動來研究結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)及其抗震可靠度問題,探索泊松白噪聲與高斯白噪聲激勵下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的聯(lián)系。結(jié)果表明:高斯白噪聲激勵下的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)曲線是泊松白噪聲激勵下的包絡(luò)線;場地條件的過濾效應(yīng)會削弱泊松白噪聲的非高斯特性。關(guān)鍵詞:非平穩(wěn)地震激勵累積矩截?cái)喾ńY(jié)構(gòu)地震響應(yīng)場地條件抗震可靠度論文類型:應(yīng)用研究基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11502187,51478382)、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究基金重點(diǎn)項(xiàng)目(2016JZ015)西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文Rando

5、mresponseandreliabilityanalysisofframestructurebasedonnonstationaryearthquakemodelSpecialty:StructuralEngineeringName:JuHuangSupervisor:Prof.ShiQingxuanA.P.GuoSiu-SiuAbstractThetheoryofstructuralrandomvibrationhasbeenwidelyusedtoanalyzetheseismicresponseofregularstr

6、uctures.Inthepast,theGaussianwhitenoiseprocessthatsimulatesthestructuralfoundationisoftenusedinthestudyofstructuralrandomvibrationresponse.Infact,theseismicsourcereleasesenergycontinuouslyintheformofpulses.Intheprocessofenergypropagation,seismicwavesarereflectedandr

7、efractedmultipletimesbythecrustallayerinterface,whichgreatlyincreasesthenon-stationarityofthesurfacewaveactingonthestructure.Thegroundmotionmodelconsiderstwofactorsofthenon-stationarypulsesourceintensityandthefilteringeffectofthesoilinthesite,whichcanbetterreflectth

8、ephysicalcharacteristicsofthegroundmotion.Inaddition,paststudiesofstructuralrandomvibrationsconsideredseismicexcitationsinbothhorizontalan

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