第35卷 第6期2009年12月四川建筑科学研究Sichuan Building Science
收稿日期:2008204216
作者简介：谭 平(1973-)，男，湖南常德人，研究员，博士，博士后，主要从事结构抗震研究。 基金项目：国家自然科学基金项目(50608021)
E -ma il:tanp ing2000@hot m ail
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近场地震动对隔震结构的影响分析谭 平1
，黄东阳2
，陈 娟
2,3
(1.广州大学广东省地震工程与应用技术重点实验室，广东广州 510405;2.哈尔滨工业大学深圳研究生院，广东深圳 518055;3.广东省电力设计研究院，广东广州 510600)
摘 要：运用脉冲分量与宽频分量叠加合成地震波的方法，来研究近场地震动的作用特性。对一5层框架隔震结构进行加载仿真分析，结果表明：脉冲分量较之宽频分量更能使结构响应产生放大作用；同时，脉冲分量的周期及成分占有量均为影响结构响应的重要因素。 关键词：近场地震动；脉冲分量；宽频分量中图分类号:T U393.3 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2009)06-195-02
The effect analysis of near 2filed ground moti on on isol ated structures
T AN Ping 1
,HUANG Dongyang 2
,CHEN Juan
2,3
(1.Guangdong Key Laborat ory of Earthquake Engineering &App lied Technique,Guangzhou University,Guangzhou 510405,China;2.Shenzhen Graduate Harbin I nstitute of Technol ogy,Shenzhen 518055,China;3.Guangdong Electric Power Design I nstitute,Guangzhou 510600,Ch
ina )Abstract:The method of generating seis m ic wave by super posing i m pulse component and wide band component is used t o study the interacti on characteristics of near 2filed gr ound moti on in this paper .An analysis of nu merical si m ulati on for l oading seis m ic wave t o a 52st orey frame is olated structure is carried out,and the results of which show that the i m pulse component in can induce a magnificati on level of the structural res ponses greater than that of wide band component;mean while,the peri od and the occupati on rati o of the i m pulse component p lay an i m portant r ole in effecting the structural res ponses in the near 2field gr ound moti on .Key words:near 2filed gr ound moti on;i m pulse component;wide band component
0 引 言
近年来发生的几次破坏力巨大的近场地震，如美国Northridge 地震、日本Kobe 地震与集集地震，均造成了严重的经济损失和人员伤亡。对这些近场地震的研究发现，地震波中包含脉冲与宽
频分量[1]
刚刚发生地震最新消息
。本文运用脉冲分量与宽频分量进行叠加合成地震波的方法，来研究两种地震波分量的成分占有量不同的情况下隔震结构的响应状况，为进一步认识近场地震动特性奠定基础，以及为近场隔震提供更多理论依据。
西甲赛程1 近场地震波的合成
1.1 脉冲分量计算
本文采用He 的速度脉冲模型[2]
来描述近场地面速度脉冲的动力特性。在此模型中，速度脉冲形
式为
u p =C N t n
e
-at
sin ωp t (1)
式中 C N 为脉冲放大因子;t 为时间参量;n 为包络
线的形状参数;a 为脉冲滞后因子;ωp 为脉冲频率。对公式(1)求导可得脉冲加速度的表达式:莫干山住宿一般多少钱
üg,N =C N t n
e
-at
[(
n
t
-a )sin
ωp t +ωp cos ωp t ](2)1.2 地震波合成
叠加脉冲分量与宽频分量可得
üg (t )=αüg,N +(1-α)üg,F
(3)式中 üg,F 表示宽频分量的加速度，本文选取El Centr o 波;α为比例系数(0≤α≤1)，反映出地震波中
脉冲分量与宽频分量所占的比例。由公式(3)可以看出：当α=0时,üg (t )=üg,F ，地面运动只含宽频部分；当α=1时,üg (t )=üg,N ，地面运动只含脉冲部分。
调整起始时间，使üg,N 与üg,F 同时出现峰值，并使两分量的峰值相同，可使所合成地震波的峰值加速度的出现时间及大小与α无关。通过这样的处
理，即可得到合成地震波所需的峰值加速度[3]
。通过改变脉冲周期及α的取值，可获得多组地震波，将得到的地震波对隔震结构加载，即得出不同成分的地震波对隔震结构的作用特性。
2 结构响应分析
本文结构分析的两个基本假定为:(1)上部结构处于弹性范围;(2)楼板平面内无限刚，平面外无刚度。上部结构是采用文献[4]中的5层框架结
5
91
构，隔震结构的计算模型采用层间剪切模型。结构
参数见表1，支座参数的设置见表2。
表1 结构参数
Table 1 Param eters of the structure
楼层质量/kg
刚度/kN ・m -1
m 1=5897k 1=33732m 2=5897k 2=29093m 3=5897k 3=28621m 4=5897k 4=24954m 5
=5897k 5
=19059
表2 支座参数
Table 2 Param eters of the bear i n g
质量
/
kg 屈服前刚度/kN ・m -1
屈服后刚度/kN ・m -1
屈服位移
/c m 6800
1200
240
1
由表1中的数据可求得结构的自振周期为T 0=1156s；此外，结构阻尼取为瑞利阻尼模式。以Northridge 地震的RRS228记录为例，各参数为:C N =-3309,n =217,a =314,ωp =6。图1,2分别是在宽频分量与脉冲分量作用下结构加速度与底层剪力时程曲线。由图1,2可以看出，相比于宽频分量,
脉冲分量对结构的顶层、底层加速度与底层剪力更具放大作用。
平遥古城一日游攻略图1 结构加速度时程曲线F i g .1 Accelera ti on ti m e h
istor i es of the structure
图2 结构底层剪力时程曲线F i g .2 Ba se shear ti m e h istor i es of the structure
调整地震波脉冲分量峰值加速度与宽频分量相
同，均为31417m /s 2
，同时，改变α的取值(α=0,012,014,016,018,110)，并选取不同的脉冲周期(T =012,110,113,115,117,2,215,3,4s )，再将地震波加载到结构上。图3显示了不同脉冲分量情况下结构底层的响应曲线。
从图3可以看出，当α=012时，由于近场脉冲成分占有量较小，结构响应对脉冲周期T 的改变并不敏感，故此时不能明显体现近场地震动对结构的作用。当α≥014时，结构响应在T
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≤T 0的区间内
图3 结构底层的响应
F i g .3 Ba se respon ses of the structure
随T 的增大而显著增大，可见，脉冲持时是结构产生破坏的一个重要因素；在远离T 0(T ≥2s )的区域内，结构响应曲线趋于平缓；然而，在T >T 0的一部分区域内，部分结构响应曲线仍缓慢上升，说明脉冲持时对结构的破坏作用有可能超过共振。从图3中还能看出，对应于所有的脉冲周期而言，结构响应随脉冲成分的增加而急剧增大，可见脉冲成分占有量不同时，结构响应存在显著差别。虽然脉冲分量与宽频分量具有相同幅值，但当脉冲成分占有量越大时，结构的响应也越大。因此，在近场脉冲的作用下，对隔震结构有更高的延性及更大的支座位移要求。
3 结 论
(1)在近场地震波中，相比于宽频分量，脉冲分
量对结构的顶层、底层加速度与底层剪力更具放大
作用。
(2)脉冲周期对结构响应的影响较大，在共振频率附近结构的响应最大；同时，脉冲持时是对结构产生破坏的重要因素。
(3)脉冲成分占有量的增加会使结构响应急剧增大，是近场地震比远场地震破坏力更大的主要原因。
参考文献:
[1] Abraham s on N.I ncor porating effects of near fault tect onic defor ma 2
ti on int o design gr ound moti on [D ].Buffal o:University of Buffal o Se m inar,2001.
[2] He W L.S mart energy dissi pati on syste m s for p r otecti on of civil in 2
frastructures fr om near 2field earthquakes [D ].New York:The City University of Ne w York,2003.[3] Tan P,Agra wal A K,Pan Y .Near 2filed effects on seis m ically excit 2
ed highway bridge equi pped with nonlinear viscous da mpers [J ].B ridge Structures,2005,1(3):3072318.
[4] Ramall o J C,Johns on E A,Spencer B F .“S mart ”base is olati on
syste m s [J ].Journal of Engineering Mechanics,2002,128(10):108821099.
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