近斷層地震動論文：近斷層地震動的分形特性分析

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1、近斷層地震動論文：近斷層地震動的分形特性分析【中文摘要】近斷層地震動獨(dú)特的向前方向性效應(yīng)、滑沖效應(yīng)和上盤效應(yīng)等運(yùn)動特征及其對工程結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞引起了地震工程界的密切關(guān)注。地震動特性的三要素包括振幅、頻譜和持時,它們與結(jié)構(gòu)破壞具有緊密的聯(lián)系,是工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計必須考慮的重要因素。但是,地震地面運(yùn)動的高度不規(guī)則性和復(fù)雜性對于地震動工程特性的準(zhǔn)確表征和理解提出了挑戰(zhàn)。本文從分形幾何的新視角出發(fā),分析近斷層地震動的不規(guī)則性和復(fù)雜性,并與地震動的頻譜特征相聯(lián)系。首先在單分形分析方面,分別計算和比較了臺灣集集和美國北嶺近斷層地震動的盒維數(shù)和5個代表性周期參數(shù)。計算結(jié)果表明

2、,這些地震動時程具有統(tǒng)計自仿射分形特征,而且近斷層地震動的速度脈沖對其分維數(shù)和周期參數(shù)影響顯著。脈沖型地震動的分維數(shù)平均值較小,無脈沖地震動的分維數(shù)平均值較大,其波形不規(guī)則程度也較高。加速度時程的盒維數(shù)D與Fourier幅值譜平均周期Tm有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性,而速度時程的盒維數(shù)Dvel與特征周期Tc和改進(jìn)的特征周期Tgi有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。地震動的盒維數(shù)在很大程度上反映了它的頻譜特征,可以作為頻譜周期的表征參數(shù)。另外,對于近斷層地震動作用下單自由度體系的彈性和非彈性動力反應(yīng)時程,應(yīng)用盒維數(shù)法計算了其分形維數(shù)...【英文摘要】Near-faultgroundmotio

3、nspresenttheforwarddirectivityeffect,fling-stepeffect,hangingwalleffectandotherkineticcharacteristics,andcauseseverestructuraldamage.Thus,theydrawintensiveattentionofthecommunityofearthquakeengineering.Asisknown,threemainattributesofgroundmotionsincludetheamplitude,frequencycontenta

4、ndduration,whicharecloselyrelatedwithengineeringdamageandareconsideredasimportantfactorsinstructuralseismicdesign.However,thehighirregulari...【關(guān)鍵詞】近斷層地震動頻譜特征盒維數(shù)單自由度體系地震反應(yīng)去趨勢多重分形分析多重分形譜奇異性【英文關(guān)鍵詞】Near-faultgroundmotionsFrequencypropertyBox-countingdimensionseismicresponsesofSDOFsystem

5、sdetrendedMultifractalanalysis(MF-DFA)Multifractalspectrumsigularity【目錄】近斷層地震動的分形特性分析摘要4-5Abstract5-61緒論9-211.1選題背景及意義9-101.2地震動的頻譜周期參數(shù)10-121.3近斷層地震動運(yùn)動特性12-171.3.1破裂向前方向性效應(yīng)12-141.3.2滑沖效應(yīng)14-161.3.3速度脈沖161.3.4上盤效應(yīng)16-171.4分形簡介17-201.5論文主要工作20-212單分形和多重分形的計算方法21-332.1盒維數(shù)計算程序?qū)崿F(xiàn)21-242.1.1

6、盒子標(biāo)度的選擇方式232.1.2盒子標(biāo)度上下限的選擇23-242.2多重分形計算程序?qū)崿F(xiàn)24-322.2.1多重分形譜f(α)242.2.2基于標(biāo)準(zhǔn)配分函數(shù)的多重分形分析方法24-272.2.3去趨勢多重分形分析方法的程序?qū)崿F(xiàn)27-322.3本章小結(jié)32-333基于盒維數(shù)法的近斷層地震動分形特性分析33-513.1代表性近斷層地震動的分形維數(shù)和頻譜特性33-373.1.1代表性近斷層地震動加速度時程的分形維數(shù)和頻譜特性33-353.1.2代表性近斷層地震動速度時程的分形維數(shù)和頻譜特性35-363.1.3相關(guān)系數(shù)公式36-373.2集集近斷層地震動的分形維數(shù)和頻

7、譜特性37-443.3北嶺近斷層地震動的分形維數(shù)和頻譜特性44-493.4本章小結(jié)49-514脈沖型近斷層地震動和SDOF系統(tǒng)地震響應(yīng)的單分形分析51-574.1脈沖型近斷層地震動的單分形分析51-534.2SDOF體系地震動力反應(yīng)的單分形特征分析53-554.3臺灣遠(yuǎn)場地震動加速度記錄的單分形特征分析55-564.4本章小結(jié)56-575近斷層地震動的去趨勢多重分形分析57-785.1代表性地震動加速度時程的去趨勢多重分形分析57-595.2集集近斷層地震動加速度時程的多重分形特征分析59-685.3北嶺近斷層地震動加速度時程的多重分形特征分析68-735.4

8、近斷層地震動加速度時程的長程相關(guān)性分析