不同时频特性近断层地震作用下的结构响应研究

韩淼 赵鸣鹤 杜红凯 蒋金卫

韩淼,赵鸣鹤,杜红凯,蒋金卫. 2022. 不同时频特性近断层地震作用下的结构响应研究. 地震学报,44(5):911−919 doi: 10.11939/jass.20220135
引用本文: 韩淼,赵鸣鹤,杜红凯,蒋金卫. 2022. 不同时频特性近断层地震作用下的结构响应研究. 地震学报,44(5):911−919 doi: 10.11939/jass.20220135
Han M,Zhao M H,Du H K,Jiang J W. 2022. Study on structural dynamic response under near fault ground motion with different time-frequency characteristics. Acta Seismologica Sinica,44(5):911−919 doi: 10.11939/jass.20220135
Citation: Han M,Zhao M H,Du H K,Jiang J W. 2022. Study on structural dynamic response under near fault ground motion with different time-frequency characteristics. Acta Seismologica Sinica44(5):911−919 doi: 10.11939/jass.20220135

不同时频特性近断层地震作用下的结构响应研究

doi: 10.11939/jass.20220135
基金项目: 国家“十三五”重点研发计划(2019YFC1509500)和北京未来城市设计高精尖创新中心课题(UDC2019032424)共同资助
详细信息
    作者简介:

    韩淼,博士,教授,主要从事工程结构抗震减灾及抗震性能研究,e-mail:hanmiao@bucea.edu.cn

    通讯作者:

    杜红凯,博士,副教授,主要从事工程结构抗震减灾及抗震性能研究,e-mail:duhongkai@bucea.edu.cn

  • 中图分类号: TU352.1

Study on structural dynamic response under near fault ground motion with different time-frequency characteristics

  • 摘要: 研究不同时频特性的地震波作用下,抗震结构和隔震结构耦合设备的动力响应,对五层钢框架振动台模型试验数据进行小波分析。结果表明:主结构动力响应与地震波时频特性直接相关;由于主结构和隔震支座的滤波作用,设备的动力响应受地震波时频特性影响显著,但不具有直接相关性;隔震结构可以使设备的频率远离主结构的频率,从而降低设备的放大系数;设备耦合之后主体结构加速度的变化趋势取决于不同时频特性的地震波能量分布。

     

  • 图  1  试验模型

    (a) 立面尺寸; (b) 平面尺寸;(c) 抗震试验模型;(d) 隔震试验模型

    Figure  1.  Test model

    (a) Size of elevation ;(b) Size of plane;(c) Anti-seismic test model;(d) Seismic isolation test model

    图  2  设备试验模型

    Figure  2.  Equipment test model

    图  3  楼层加速度传感器位置

    Figure  3.  Location of acceleration sensors on the floor

    图  4  165号(a)、185号(b)和766号(c)地震波的时频图

    Figure  4.  Time-frequency diagrams of seismic waves No.165 (a),No.185 (b) and No.766 (c)

    图  5  不同地震波作用下的楼层加速度

    (a) 165号地震波;(b) 185号地震波;(c) 766号地震波

    Figure  5.  Floor acceleration under the action of different seismic waves

    (a) Seismic wave No.165;(b) Seismic wave No.185;(c) Seismic wave No.766

    图  6  不同地震波作用下第一频段(a)和全频段(b)的设备加速度放大系数

    Figure  6.  Amplification factor of equipment at main structure band (a) and full band (b) under the action of different seismic waves

    表  1  铅芯隔震橡胶支座参数

    Table  1.   Parameters of lead rubber bearing

    有效直径
    /mm
    剪切模量
    /MPa
    高度
    /mm
    橡胶层厚度
    /mm
    中孔直径
    /mm
    刚度/(kN·mm−1屈服力
    /kN
    等效阻尼比
    竖向水平等效屈服后
    1500.4102.528.5152700.2980.2451.511%
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    表  2  试验模型频率

    Table  2.   Frequency of test model

    结构类型模型频率/Hz频率变化率
    抗震 主结构 2.84
    主结构耦合设备1 2.62 8.00%
    主结构偶合设备2 2.71 4.68%
    隔震 主结构 1.41
    主结构耦合设备1 1.25 11.61%
    主结构耦合设备2 1.41 0
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    表  3  本文选取的三条地震波基本信息

    Table  3.   Basic information of seismic waves selected in this study

    PEER记录序号年份名称台站MW断层距/km
    1651979Imperial Valley-06Chihuahua6.57.3
    1851979Imperial Valley-06Holtville Post Office6.55.4
    7661989Gilroy Array #2Gilroy Array6.910.4
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    表  4  设备加速度峰值

    Table  4.   Peak acceleration of equipment

    PEER
    地震波
    编号
    设备1加速度
    峰值/(m·s−2
    设备2加速度
    峰值/(m·s−2
    隔震结构 抗震结构隔震结构
    165 1.42 5.66 1.12
    185 1.62 4.43 1.29
    766 2.46 2.94 2.36
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    表  5  重构信号频段

    Table  5.   Reconfiguring the signal frequency band

    频段名称第一频段/Hz第二频段/Hz第三频段/Hz
    抗震结构 [ 2.0,3.0 ] [ 3.6,4.6 ] [ 5.5,6.5 ]
    隔震结构 [ 1.0,2.0 ] [ 3.5,4.5 ] [ 5.5,6.5 ]
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    表  6  抗震结构中设备特征频段的设备加速度峰值及放大系数

    Table  6.   Acceleration peaks and its amplification of the devices in seismic-resistant structures within several characteristic frequency bands equipment

    PEER
    地震波编号
    设备2加速度峰值/(m·s−2设备2加速度放大系数
    第一频段第三频段全频段第一频段第三频段全频段
    165 2.86 1.00 5.66 1.23 7.47 1.68
    185 1.64 1.46 4.43 1.22 6.17 2.00
    766 1.86 1.31 2.94 1.23 6.59 1.56
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    表  7  隔震结构中设备特征频段的设备加速度峰值及放大系数

    Table  7.   Equipment acceleration in the characteristic frequency band of equipment in a seismically isolated structures

    PEER地震
    波编号
    设备1加速度峰值/(m·s−2设备1加速度放大系数设备2加速度峰值/(m·s−2设备2加速度放大系数
    第一频段第二频段全频段第一频段第二频段全频段第一频段第三频段全频段第一频段第三频段全频段
    165 0.73 0.9 1.42 1.12 8.76 2.06 0.67 0.46 1.12 1.04 2.84 1.41
    185 0.43 0.95 1.62 1.19 11.2 1.82 0.36 0.78 1.29 1.06 3.21 1.75
    766 1.4 1.26 2.46 1.12 13.11 1.59 1.18 0.27 2.36 1.03 3.12 1.47
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-23
  • 修回日期:  2022-08-25
  • 网络出版日期:  2022-09-09
  • 刊出日期:  2022-09-15

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