竖向脉冲型地震下超高层建筑结构的波动分析

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1、硕士学位论文竖向脉冲型地震下超高层建筑结构的波动分析WavePropagationAnalysisofSuperHigh-·riseBuildingStructureunderImpulse--typeVerticalEarthquake学号：星!QQ鱼Q墨窒完成日期：垒Q!墨生鱼旦墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方

2、外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：竖自丛生型丝蕉王超直屋蕉筑缱煎鲍遮边佥堑作者签名：爨皇重量、曰期：趁[三年—之月—止日大连理工大学硕士学位论文摘要为满足建筑功能和水平抗侧刚度的需求，超高层建筑结构自身存在纵向刚度和质量的不均匀变化，内部核心筒和外部框架柱轴向刚度相差较大等问题，这些结构上的不连续性会使纵向脉冲对结

3、构响应更加敏感。同时，在近断层地区，地震动具有较大的V／H值，且竖向地震波传播速度快，能将地震能量在更短时间内传入结构。这些结构自身因素和竖向地震动特点都决定了超高层建筑结构在竖向地震下的脉冲波动效应不容忽视。地震波从结构底部传播到结构顶部需要一定的时间，这会造成结构的宏观振动显著滞后。传统的基于振动力学的方法在结构抗震分析中己被广泛应用，但振动方法不能考虑地震波传播的时延性和应力波叠加效应。而基于波动力学的方法能够充分反应波动效应，且对结构中的不连续性更加敏感。本文针对上述超高层建筑结构的波动效应展开

4、研究。将超高层建筑结构简化为一维糖葫芦串模型和二维模型，采用了简化波动分析方法和波谱单元方法计算分析结构在竖向地震下的动力响应。通过两种方法的计算和分析，得到以下研究成果：(1)通过结合振动力学和波动力学，推导了考虑阻尼和重力效应的纵波通过集中质量的反射和透射系数，提出了简化波动计算的求解策略。通过结构力学基本原理，在反射和透射系数中考虑的了剪切效应的影响。(2)在现有波谱单元法的基础上，推导基于Timoshenko梁理论的波谱单元刚度矩阵，用修正的动力方程考虑地震波传播的时延性。(3)通过对结构进行波

5、动分析并与振动方法的比较可以得出，采用的波动方法能够较好体现结构的脉冲波动效应。结构在竖向地震下，竖向构件的轴力波动较大，横梁的剪切作用和相对错动效应显著。这些累积损伤对结构在后继水平强震下的抗震性能造成不利影响，其中轴力波动造成构件的抗剪切能力下降，横梁的剪切损伤将会导致结构的框架作用消弱。关键词：超高层建筑结构；竖向地震；波动效应；简化波动分析；波谱单元方法竖向脉冲型地震下超高层建筑结构的波动分析WavePropagationAnalysisofSuperHigh-riseBuildingStruc

6、tureunderImpulse—typeVerticalEarthquakeAbstractDramaticdifferenceindistilbutionsofaxialstiffnessandmassforsuperhigh。risebuildingswithlargeamountofcorewallsandlimitedperipheralcolumnswouldmakethesebuildingsmoresensitivetolongitudinalimpulse—typeexcitation

7、s，causingpossiblesubstantialdamageinlinkelementsbetweenthetwolateralresistingcomponentswhenthesebuildingsareexcitedbytheverticalcomponentofstrongnear-faultearthquakes．Andnearfaultregion，largervalueofV／HandvelocityofPwavemightmakemoreenergybeinputintostru

8、ctureinarelativelyshortperiod．Worse，withlaterarrivalofthehorizontalcomponentoftheearthquakes，adversecoupleddamageinthebuildingswouldoccur．Itisnotdesirabletoapplyvibrationmechanicstoreflecttheimpulseeffectanddepictstresswav