近断层脉冲型地震动作用下基础隔震结构地震反应分析及潜在的碰撞问题研究

近断层脉冲型地震动对基础隔震结构抗震性能影响的研究正逐渐受到重视，但对其认识缺乏系统深入的研究，并没有取得实用性的进展。本项目组提出基于小波变换技术建立实际近断层脉冲型地震动数据库以及随机生成近断层脉冲型地震动的方法；并以此为输入，对近断层脉冲型地震作用下基础隔震结构的地震响应进行系统而又深入的研究（特别是上部结构进入非线性状态后的地震反应及其动力特性，这正是目前国内外在此方面研究所忽视的），提出隔震层最大水平位移的近似计算公式及上部结构在近断层脉冲型地震作用下基于位移的设计理论及方法，形成可供设计研究人员使用的公式或表格，从而能对抗震设计规范中相关条款的补充和完善提供有价值的参考；此外也针对在近断层脉冲型地震动下基础隔震结构与基坑或挡墙之间可能出现的碰撞进行理论、数值及试验分析并就设计降低碰撞危害的缓冲器提供相应的技术依据。因此，本项目研究既具有极其重要的理论意义，也具有很高的实用价值。

课题“近断层脉冲型地震动作用下基础隔震结构地震反应分析及潜在的碰撞问题研究”完成基本按照项目计划完成，完成的主要研究成果包括：（1）提出了人工随机合成近断层脉冲型地震的方法，解决了实际近断层脉冲型地震动由于震源机制的复杂性和所获记录的有限性而难以系统研究近断层地震对结构响应规律的问题；（2）通过等效线性化和振型分解反应谱方法，建立起了LRB隔震系统力学性能参数和上部结构地震作用的水平向减震系数之间的数学关系式并以此为基础建立了直接基于水平向减震系数的设计方法；（3）通过数值模拟的方法研究了LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的碰撞响应，揭示了相应的动力反应规律；（4）提出了基于Harmony search算法的地震动选择和调整策略，解决了从给定的地震动数据库中选择和调整满足规范要求的地震动中可操作性差以及相应时程分析结构可靠性的问题；（5）以两自由度体系的LRB基础隔震结构为对象，提出该两自由度体系在简谐地震动激励作用下的稳态响应进行求解的方法，探讨了考虑上部结构非线性的LRB基础隔震结构的动力特性：非线性上部结构自身频率的变化并不会根本改变整个LRB基础隔震结构的频率，从而导致在激励幅值不断增加的情况下，上部结构的延性需求急剧增加；（6）研究了基于规范设计的钢筋混凝土框架结构在近场脉冲型地震动和远场非脉冲型地震动下的反应特征，提出合理的钢筋混凝土框架结构在近断层脉冲型地震动作用下的设计方法；（7）建立了橡胶隔震支座统一的力学模型，解决了基础隔震结构进行精细化分析的可能性，对于了解基础隔震结构在不同地震动强度下动力灾变机理提供了可靠的理论分析模型；（8）开展了基于概率的隔震与非隔震框架结构抗震性能评估与比较研究。