细长柱双向地震动力二阶效应研究及振动台试件设计与分析

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本文基于本团队所研究的项目《钢筋砼细长柱结构非线性动力分析精细化模型及动力行为研究》,在张勇、江哲等人的研究基础上,继续探究竖向地震动对单自由度体系二阶效应的影响。  简单介绍了竖向地震动,及各国规范对其的考虑方式,对收集到的实际地震动记录中竖向地震动与水平地震动的频谱特性关系进行了总结,分别得到竖向地震动特征周期、峰值加速度与水平地震动特征周期、峰值加速度的比值范围。根据竖向地震动对结构响应的影响因素,设计不同的参数对比,采用不同周期的正弦波输入进行计算,分析竖向振动在不同参数下对结构二阶效应的影响。然后,用不同特征周期的人工波,对于不同稳定系数、不同周期的结构,研究了竖向地震对二阶效应的影响规律;最后,论文还对振动台试件进行了双向地震分析,为后续振动台试验做好准备。  通过以上工作,得到以下结论:  ①地震波的竖向分量特征周期与水平分量特征周期之比一般都小于2,竖向峰值加速度与水平峰值加速度之比也小于2。  ②竖向振动对短周期结构影响较大,对长周期结构影响相对较小;正弦波的水平周期越长,竖向地震动对结构的二阶效应影响越大;竖向正弦波与水平正弦波周期之比在1附近时,竖向地震动对结构的二阶影响较大。  ③随着稳定系数的增大,结构的动力二阶位移增大,竖向地震动对轴力最大值的影响也逐渐增大,竖向地震动对结构二阶位移的影响也逐渐增大。总的来说,在弹性情况下,竖向地震动对结构二阶位移的影响不大。  ④由于结构的竖向周期较短,而水平周期较长,竖向动力反应与水平动力反应最大值不可能发生在同一时刻,从而导致竖向地震动对结构二阶效应的影响与其水平周期没有直接关系,也使得竖向地震动对结构二阶位移的影响不大。
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