近断层地震作用下隔震结构破坏安全性概率评价及自适应隔震体系研究

我国一些重要的城市, 如成都、乌鲁木齐、拉萨、兰州和西宁等均处于地震的近场区范围。由于近断层地震和远场地震的地面运动特征不同，近断层脉冲型地震动会对中、长周期的隔震结构造成严重影响。本项目利用自适应Chirplet变换和自适应Gauss变换等信号时频分析工具，提取近断层地震波的特征参数，编制出近断层地震波选择和人工合成的可视化应用软件；提出适合近断层地震作用下隔震结构倒塌破坏安全性概率评价的新型地震动强度参数，研究静态Pushover分析与动态IDA方法相结合以及基于非线性结构非平稳随机振动计算的大型复杂隔震结构倒塌易损性曲线计算新方法，在此基础上研究不同的结构参数对隔震结构破坏安全性的影响，为今后抗震规范中关于近断层地震下隔震结构的设计和安全性评价的修订提供参考；研发具有多重性能水平的新型自适应隔震体系，并制作相应的结构模型，进行静力和振动台试验，使此类新型隔震体系能在实际工程得到应用。

近场地震和远场地震的地面运动特征不同，近场脉冲型地震动会对中、长周期的隔震结构造成严重影响。本项目利用自适应信号时频分析工具，提取近场地震波的特征参数，编制近场地震波选择和人工合成的可视化应用软件；提出了双向近场和远场地震作用下隔震结构概率工程需求分析的基本步骤和具体的计算方法，研究了不同的结构参数对隔震结构工程需求参数的影响，并给出了在近场和远场地震作用下，隔震支座参数的取值范围；以Benchmark基础隔震结构为分析对象，用凸集模型模拟隔震结构参数的不确定性，而用随机模型模拟地震动输入的不确定性，在PEER提出的以全概率理论为基础的基于性能的结构抗震评价方法（称为第二代PEBB）的大框架下，提出了计算地震作用下在考虑双不确定性因素时隔震结构支座发生破坏的危险性评价新方法；用非平稳的Clough-Penzien随机地震模型描述地震地面激励，利用随机直接积分法与等效线性法结合，求解随机地震作用下铅芯橡胶隔震结构的非平稳地震响应，以隔震支座的屈服后刚度和规格化屈服力为优化设计参数，取地震作用下上部结构吸收的最大能量最小为目标函数，以支座失效的概率不超过5%以及支座的第二形态系数不大于某限制为约束条件，提出了获得支座优化设计参数的计算过程；建立了考虑支座竖向变形以及上部结构转动时隔震结构的运动方程，研究了近场地震作用下高宽比和隔震结构周期对支座破坏形式的影响，提出了利用支座软碰撞和软提离的措施防护支座在强烈近场地震作用下发生破坏；利用ANSYS有限元方法软件对三重摩擦摆隔震支座进行建模分析，得出支座在滑动过程中和极限位移下的应力云图，找出最危险的部位，为支座的设计提供依据。. 依托本项目，课题组成员参加了国际学术会议两次，国内学术会议三次；共培养硕士研究生6名；已经撰写了16篇标注基金编号的文章，其中14篇已经发表，2篇已录用。