模型房屋拟动力试验地震波的选取研究

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1、砌体结构理论与新型墙材应用模型房屋拟动力试验地震波的选取研究杨春侠1，2施楚贤·杨伟军2(1．湖南大学土木工程学院，长沙410082；2．长沙理工大学桥梁与结构学院，长沙410076)摘要：针对混凝土多孔砖砌体结构模型房屋拟动力试验．本文首先对模型房屋进行模态分析。采用反应谱分析和频谱分析并结合模态分析结果选取迸行模型房屋拟动力试验的地震波．并运用小波变换截取对结构地震响应最不利的地震波时段。可以为拟动力试验地震波的选取和截取提供理论依据。关键词：混凝土多孔砖砌体结构；模型房屋；拟动力试验；地震波选取；频谱分析；小波分析：‘由于不同地震波的性质不同，采用不同的地震波记录对同一结构进行激励，即使

2、最大加速度相同，结构地震反应也相差很远。因此。结构抗震试验及时程分析时，地震波选取必须综合考虑结构的动力特性、场地土的卓越周期等因素加以选择。拟动力试验实际上是一种静力试验。试验时地震波的持续时间和时间间隔A比实际地震波的持续时间和时间间隔A均延长多倍，试验中若进行一条完整的地震波激励下的拟动力试验需要几小时甚至几天时间，试验难度大，因此。拟动力试验大多截取地震波的一段进行试验。传统的地震波选取原则包括：(1)强震记录地点的场地类别与试验原型结构所在场地类型相同；(2)地震波的频率与试验结构的第一频率接近；(3)应截取强震记录中加速度较大的一段使用。那么，按照上述原则选取地震波是否适宜，能否选

3、取出对结构抗震最不利影响的地震波呢?随着地震波分析理论的发展。能否给出更为量化的地震波选取方法呢?本文首先对模型房屋进行模态分析．采用反应谱分析和频谱分析并结合模态分析结果选取进行模型房屋拟动力试验的地震波．并运用小波变换截取对结构地震响应最不利的地震波时段。可以为拟动力试验地震波的选取和截取提供理论依据。1模型房屋的模态分析模态分析用于确定结构或机器部件的振动特性。即固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数，同时也是其他动力学分析的起点。结构的运动方程为[MI㈦+【c】㈦+【K】㈨={F】(1)式中：[K】、【M】和【C】分别为结构的整体刚度、质量和阻尼矩阵。一般说来，在讨论结

4、构的固有特性时，不计阻尼作用，于是式(1)变为：【肘]{占}+[K]㈨=f0】(2)若设结构作简谐振动．则有：{口】_{6}sin(tot+O)㈦=喇2{6}sin(tot+O)式中：∞一圆频率：p一初相位：咖一与时间无关的位移向量，将上式代入式(2)可得：([K]一C02[M】)f引={0)(3)其中，入'--0)2此即结构动力分析中的广义特征值问题。结构模态分析的核心是运用式(3)求解特征值及相应的特征向量。求解特征问题的数学方法很多，!／IJacobi法、QR法、R—R法、子空间迭代法和Lanczos法等等。这些方法具有不同的计算精度，当然计算代价也相应不同。模态分析时应根据分析模型的特

5、点270础体结构抗震———————————～一⋯————————————————————一一～————————————————一——表】樘犁l拼日模泰分析销果梗态序号．】。三。i兰^去i‘¨．。妥J葫乞．；熹j1。≥⋯善品选择满足工程精度且计算代债小的求解方法求解大型I．程特征问题，常用的力法有子空问迭代法和I^mz州法⋯奉文采用ANSYS的Sf，洲45宴休单儿建妒T文献r21中模型虏膳的。a。Ⅵ．维冉阻兀分析饪删如

6、毫jI所Ⅲi莱用分块ImⅢms澎?鞋行棋奄丹析，提取了曲¨】阶频率，虬表1宴际卜我们最咒[的垃幔，d窃岸承受地鹱作用方』l'J的筇矧串裘1小弼1模卷顺半为模型肘腻x，，向第师率，

7、第2横卷频率为燃趔房艟Y^nJ第颧半．勾小文拟动，J试骑地震舶川激励_，rm的旗频2地震波反应谱分析对地震波的分析^法很多，基=『=脉冲卿响雨数利用巷巷。公式求解，，地震』i膻牌是地震洼蛳l*分析较为常川的方法。时J弹性c鞋自由艇体系，柱已矧m圮比系数∈、臼振；殒率∞和地震船逮度的祭件卜』e动力方程lJf表小如下．”]1攥《‘目H舒浙髓Ⅷz+2IⅢⅢ2一≈F进行L洲I＆l：e受换^』r￡』=≈“)tJl5f1}=工，s，r【。n，=f；j‘1：i‘。r、、“=e，1。tt，；一；j⋯。。。-t]1-xo+sx；L≈ff】⋯x(O⋯f0】十rXfl’L*(!’j=F(sJ夸x(0j，zmJ二0则

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