1. 研究目的与意义（文献综述）

近断层是工程地震学家们为了区别台站至断层之间距离的粗略划分。近断层地震动强烈地受到震源破裂过程的影响，其范围与地震大小、断层尺度密切相关．目前，近断层一般表示断层距小于 20～60 km的范围．一般来说，一次强烈地震中位于近断层区的建(构)筑物遭受的破坏是最为严重的。近断层地震动巨大的破坏潜力在1994年的北岭地震和1995年的神户地震中得到了验证。在这两个地震中，都记录到了高达175 cm／s的峰地速度，近断层脉冲的周期位于1—2 s的范围内，可以和某些结构(例如桥梁和中等高度的建筑物)的固有周期相比较，许多桥梁和中等高度 的建筑物都受到了严重的破坏。

随着近断层强震记录的不断增多，使得全面揭示近断层强地震动的特点成为可能。近断层地震动由于其上盘效应，破裂方向效应，“fling step”效应显著地不同于远离断层的地震动，由后两种效应引起的不同长周期脉冲，以及由破裂传播和辐射图导致的垂直断层走向的地震动大于平行断层走向的地震动同样是近断层地震动的重要特点。

david m.boore在2010年研究了一种新型测量包含两个互相垂直方向地震动的地震强度的方法，faramarzkhoshnoudian在2014年研究了关于非线性土壤结构在包含脉冲型和高频型的成分的近断层地震波的影响。王海云在2006年全面地总结和解释了近断层地震动的主要特点，赵风新在2008年研究了近断层速度脉冲的工程特性，发现在加速度反应谱一致的前提下，含有速度脉冲的地震动作用时，结构的反应有较大幅度的增大，李明在2009年提出的脉冲周期和脉冲速度峰值识别方法可以克服以往方法的局限性，可以实现脉冲周期和脉冲速度峰值识别的程序化。郭富强研究了近断层脉冲型地震动下对单自由度体系地震响应的量纲分析，发现对地震响应影响最重要的量纲是结构的屈服位移。

2. 研究的基本内容与方案

(1)研究的基本内容

a.减震示范结构模型的确定。在相关建模软件（Midas Gen）中建立结构模型，需要详细了解建立结构模型的目的、设定方法、结构特性

b.了解脉冲型地震波，在相关软件中（Matlab）中进行两条同断层的地震波的分解和改变角度的重构，组成重构地震波。判断重构地震波是否具有脉冲特性并作为之后探究不同角度脉冲型地震动作用下的结构响应提供输入数据

c.探究结构响应与输入脉冲型地震动的关系。首先通过对弹塑性结构的动力响应分析，了解弹塑性结构的特点，再通过时程荷载函数对有限元模型输入一定数量的不同角度的脉冲型地震波，探究脉冲型地震动作用下的结构响应，在统计意义上研究高阻尼结构的加速度、位移等响应特性，分析其特殊性和规律性。

d.将所得规律应用于改进设计方法。将模拟实验所得规律与现实中的一般抗震结构相对比，适当放大地震动，在多层建筑设计中考虑脉冲型地震动的影响，探究更佳的建筑抗震减震设计方案，从而实现对多层建筑结构设计提出改进的目的。

(2)研究目标

近场脉冲型地震动是一类具有典型特征的地震动，其对结构的影响机理是地震工程中的重要课题。本研究中通过时程荷载函数对有限元模型输入一定数量的脉冲型地震波，探究脉冲型地震动作用下的结构响应；改变地震波的输入方向，在统计意义上研究高阻尼结构的加速度、位移等响应特性，分析其特殊性和规律性。

(3)拟解决的问题如下

a.了解脉冲型地震动产生及发生时的一般性规律

b.理解弹塑性模型的基本变化规律

c.建立被动减震示范结构模型

d.按要求分解和按角度重构脉冲型地震波数据

e.判断重构地震波是否具有脉冲特性

f.运行分析得到输出数据并进行数据处理

g.当今房屋抗震设计的了解

(4)研究拟采用的技术方案

见附件

(5)研究的具体措施

a.首先通过图书馆和网上查找了解脉冲型地震动的产生及发生时一般性规律，同时向相关老师咨询相关的知识，从而对脉冲型地震动的相关特性有一定的认知；

b.对弹塑性模型的基本概念进行了解后建立模型。在研究材料的应力应变关系时，分两个阶段第一阶段为弹性变形，第二阶段为塑性变形。在塑性变形时，要考虑变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料，也就是进入塑性状态后，应力不需要增加就可以产生塑性变形。材料屈服后不考虑其加工硬化对材料的影响的模型。其特点是：材料屈服后，其流动应力与应变量无关，软化与硬化相等，再加上深入的分析结合实际从而达到建立弹塑性模型的阶段

c.进行动力时程分析，得到结构在不同不同角度的重构脉冲型地震下响应。在结构动力时程分析时，将处理得到的20多条重构脉冲型地震动依次输模型中，得到响应数据。

d.模拟过程结果的分析。对所得的模拟数据进行数值分析，对比不同角度地震波下的结构响应，探究角度对结构响应特征的规律性。在实验数据处理中分别运用最小二乘法和拉格朗日插值方法把得到的数据进行拟合，对比两种拟合结果，结合两者的优势整合成一个新的拟合方程作为处理实验数据的结果并进行实例验证.验证结果表明运用这种改进的数值方法得到的结果更为精确更适合实验数据处理。

e.对现有的抗震方法提出改进措施。鉴于脉冲型地震动对建筑结构的影响极其复杂，可将本研究得到的规律与当今结构设计理念相对比，总结出其优势从而达到改进多层建筑设计的效果。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅文献，了解脉冲型地震动的基本特点及相关的脉冲特性；

第3-5周：熟悉结构建模和结构分析软件（建议midas gen）的使用方法，并建模；

第6-7周：下载20条脉冲型地震动数据，对原始数据进行分解、重组，以5度为单元得到其他方向的重构地震动数据

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 蒋玉川, 傅昶彬, 阎慧群. midas在结构计算中的应用[m]. 化学工业出版社, 2012.

[2] 刘启方, 袁一凡, 金星等. 近断层地震动的基本特征[j]. 地震工程与工程振动, 2006, 26(1):001-10.

[3] 王海云, 谢礼立. 近断层强地震动的特点[j]. 哈尔滨工业大学学报, 2006, 38(12):2070-2072.