近斷層框架結(jié)構(gòu)群地震響應(yīng)分析

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1、犬遣硿大莩士莩位佗文近斷層框架結(jié)構(gòu)群地震響應(yīng)分析學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)工程作者姓名指導(dǎo)教師—教授答辯日期笠博士學(xué)位論文近斷層框架結(jié)構(gòu)群地震響應(yīng)分析作者姓名鐘偉學(xué)科、專業(yè)結(jié)構(gòu)工程學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師劉鐵林（教授完成日期年月大理工大噯大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交旳學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)

2、位論文題目：近斷層框架結(jié)構(gòu)群地震響應(yīng)分析碎日期：年丄月日大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本人完全了解學(xué)校有關(guān)學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于大連理工大學(xué)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校有權(quán)保留論文并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以釆用影印、縮印、或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。學(xué)位論文題目：近斷層框架結(jié)構(gòu)群地震晌應(yīng)分析作者簽名：鐘仔日期：年丨月上日導(dǎo)師簽名：務(wù)木式日期：〉年月夕日答辯委員會(huì)主席：日期：年〖月玄日大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要北嶺地震（、阪神地震（、集集

3、地震（和汶川地震（表明，近斷層地震對(duì)其周?chē)某鞘袝?huì)造成嚴(yán)重的震害。近斷層城市結(jié)構(gòu)群的地震響應(yīng)是造成近斷層城市嚴(yán)重震害的重要原因之一，因此，研究近斷層城市結(jié)構(gòu)群的地震響應(yīng)有其現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)際的近斷層城市結(jié)構(gòu)群地震響應(yīng)是由于地震震源產(chǎn)生的地震波在地球介質(zhì)和建筑結(jié)構(gòu)群中傳播的結(jié)果，而波動(dòng)數(shù)值方法可以再現(xiàn)這種地震過(guò)程中的近斷層建筑結(jié)構(gòu)群響應(yīng)，進(jìn)而能夠透徹地解釋城市建筑震害現(xiàn)象，因此，進(jìn)一步深入開(kāi)展能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)群、地球介質(zhì)和發(fā)震斷層同時(shí)考慮到同一個(gè)計(jì)算模型中的近斷層結(jié)構(gòu)群地震響應(yīng)的波動(dòng)數(shù)值方法研究是一項(xiàng)有意義的工作。本論文主要從以下幾方面開(kāi)展研究工作：簡(jiǎn)單回顧了震源的點(diǎn)源模型和有限斷層

4、模型以及粘彈性地球介質(zhì)模型。重點(diǎn)回顧了地震波傳播模擬的解析方法和數(shù)值方法以及近斷層建筑結(jié)構(gòu)群地震響應(yīng)的研究現(xiàn)狀。最后給出了本文研究目的和主要研究?jī)?nèi)容。詳細(xì)介紹了用于實(shí)現(xiàn)斷層破裂過(guò)程的有限斷層震源模型和用于實(shí)現(xiàn)地球介質(zhì)對(duì)地震波衰減的廣義體（模型。給出了平面應(yīng)變問(wèn)題的矩張量源，整理了涉及有限斷層震源參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。首次推導(dǎo)并給出了兩機(jī)制微分型模型的粘彈性參數(shù)與積分型松馳時(shí)間的關(guān)系。通過(guò)退化的方式給出了平面應(yīng)變問(wèn)題的兩機(jī)制微分型、機(jī)制記憶變量型和機(jī)制歷史變量型模型。本章整理和給出的內(nèi)容將用于本文以下的研究?；趦蓹C(jī)制微分型、機(jī)制記憶變量型和機(jī)制歷史變量型粘彈性模型，分別提出了三

5、種用于模擬地球介質(zhì)中粘彈性波傳播的被研究塊體方法。針對(duì)本章提出的每一種方法，都采用以下三個(gè)算例驗(yàn)證其正確性和有效性。首先，模擬了無(wú)限域粘彈性介質(zhì)中的波動(dòng)傳播，并與解析解對(duì)比。其次，模擬了斷層破裂引起的近場(chǎng)地面運(yùn)動(dòng)，并與離散波數(shù)法計(jì)算結(jié)果對(duì)比。最后，模擬了單力引起的不規(guī)則起伏自由表面上的地表響應(yīng)，并與有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比。對(duì)比結(jié)果驗(yàn)證了本章提出的三種粘彈性波傳播的被研究塊體方法在計(jì)算粘彈性波傳播、模擬斷層破裂引起的近斷層地面運(yùn)動(dòng)和處理不規(guī)則地表起伏的波動(dòng)問(wèn)題方面的正確性和有效性。對(duì)比結(jié)果同時(shí)表明，本章提出的方法具有良好的數(shù)值計(jì)算精度。應(yīng)用第章提出的基于兩機(jī)制微分型模型和有限斷

6、層震源模型的粘彈性地震波傳播的被研究塊體方法研究了映秀北川斷層破裂引起的北川近斷層地面運(yùn)動(dòng)，數(shù)值模擬中考慮了汶川地震的斷層破裂過(guò)程、地球介質(zhì)的粘彈性衰減、地球介質(zhì)的非均勻性以及實(shí)際的地表起伏。研究結(jié)果表明，上盤(pán)的地震動(dòng)明顯強(qiáng)于下盤(pán)的地震動(dòng)，近斷層框架結(jié)構(gòu)群地震響應(yīng)分析上下盤(pán)效應(yīng)明顯；上盤(pán)和下盤(pán)不同空間點(diǎn)處的值隨空間變化出現(xiàn)明顯的“波動(dòng)”現(xiàn)象；北川下方地球介質(zhì)的粘彈性和北川周邊地表起伏對(duì)北川縣城地面運(yùn)動(dòng)有很大影響；模擬的北川縣城地面運(yùn)動(dòng)空間分布規(guī)律和頻率特性都與北川縣城實(shí)際震害具有一致性。本文方法提供了一種可以有效模擬近斷層地震地面運(yùn)動(dòng)的實(shí)用工具。提出了一種同時(shí)考慮框架結(jié)構(gòu)

7、群、粘彈性地球介質(zhì)和發(fā)震斷層的一體化模型?；谝惑w化模型，提出一種實(shí)現(xiàn)斷層破裂產(chǎn)生的地震波在粘彈性地球介質(zhì)和框架結(jié)構(gòu)群中傳播的集成模擬方法。與第章采用的兩機(jī)制微分型模型不同，本集成模擬方法中，地球介質(zhì)中粘彈性波傳播的方法采用的是機(jī)制記憶變量型粘彈性模型。為了實(shí)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)中彎曲波的傳播，建立了框架結(jié)構(gòu)中的被研究塊體的控制方程并給出了框架結(jié)構(gòu)中彎曲波傳播方法的時(shí)域遞推過(guò)程；為了實(shí)現(xiàn)地球介質(zhì)中的體波與框架結(jié)構(gòu)中的彎曲波的雙向傳播，建立了一種新的連接土體與結(jié)構(gòu)的被研究塊體的控制方程并給出土體與結(jié)構(gòu)連接處波動(dòng)雙向傳播的時(shí)域遞推過(guò)程。通過(guò)