复杂偏心结构地震扭转效应研究

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1、复杂偏心结构地震扭转效应研究StudyonSeismicTorsionResponseofComplexEccentricStructure一级学科：土木工程学科专业：结构工程作者姓名：韩阳指导教师：姜忻良天津大学建筑工程学院二零一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

2、的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要近些年来，随着基本建设与经济建设的快速发展，大量造型独特的不规则结构不断涌现。由于这些结构的平面布置不规则，刚

3、度中心与质量中心很难重合，在地震荷载的作用下，导致结构在水平面内产生扭矩，进而发生扭转现象。在地震灾害中，扭转是引起结构破坏的主要因素之一，因此研究偏心结构在不同因素影响下的扭转效应等动力反应规律十分必要。目前对单层单向偏心结构和均匀偏心结构动力反应规律的研究较多，而复杂偏心结构扭转效应等动力反应规律的研究成果较少。在此背景下，本文主要研究内容和成果具体如下：（1）为了降低比例因素等对试验模型的影响，设计选取了1:20完全大比例缩尺复杂偏心结构模型，在中国最大尺寸的振动台进行了大比例相似模型地震模拟试验。通过振动台试验，对模型的各

4、反应数据进行了分析。分析表明，随着部分构件进入塑性，模型的扭转反应频段逐渐远离平动反应频段，平扭耦联程度降低；小震阶段和中震阶段，不同地震荷载引起模型层间扭转效应分布趋势基本一致；大震阶段，模型的扭转效应在各层分布变化较大。（2）根据相似比关系，反推出原型结构的对应结果，在此基础上进一步分析地基土对复杂偏心结构地震响应的影响，建立了地基土-桩-偏心结构相互作用计算模型，比较了刚性地基与考虑相互作用后复杂偏心结构动力反应的差异。分析表明，在考虑土体对结构的影响后，上部结构的位移反应、基底剪力和构件内力均有所减小，其中层间扭转位移的减

5、小幅度最大。（3）根据盛金公式，推导出单层双向偏心结构频率和振型的显式解析解，提出了单层双向偏心结构动力特性的影响参数，为后续的复杂偏心体系动力特性影响参数分析打下参考性基础。分析表明，随着偏心距的增大，结构的扭转效应增大；不同的单层双向偏心结构对应一个特定的偏心角取值使其扭转程度达到最大；主扭平频率比接近1时结构的平扭耦联效应最大，而次扭平频率比的影响较小。（4）为了便于控制结构参数的变化，将复杂偏心结构进行简化处理，得到简化模型并进行参数调整，研究了在地震荷载作用下偏心距和偏心角对复杂偏心结构扭转效应的影响规律，并与单层双向偏

6、心结构进行了对比分析。分析表明，当复杂偏心结构的偏心角不变，偏心距发生变化时，结构单独每层的规律I万方数据与单层双向偏心结构一致，但结构各层扭转效应的大小规律与各层的偏心距的大小关系并不一致；当结构的偏心距不变，随着偏心角的减小，扭转效应的变化规律为先降低再升高，且在双向地震激励下，复杂偏心结构受偏心角变化的影响不如单向激励明显。关键词：复杂偏心结构，振动台试验，地震波，层间扭转位移，土与结构相互作用，动力特性影响参数，频率与振型II万方数据ABSTRACTRecently,astheeconomicdevelopment,ala

7、rgenumberofuniqueshapeirregularitiescometoournormallife.Becausethelayoutofthestructureisirregular,itsrigiditycentercouldnotmatchthemasscenter.Intheprocessofholdingtheseismicloading,thetorqueisgeneratedinthestructurehorizontally,andthenthetorsionphenomenonoccurs.Torsio

8、nisoneofthemainfactorsthatcauseearthquakedamage,soitisverynecessarytostudytheinfluenceofit.Therearemanyresearchesonthedynami