近斷層地震動時程和建筑結構地震響應多步預測.pdf

1、碩士：學位論’文近斷層地震動時程和建筑結構地震響應多步預測MultistepPredictionofTimeHistoriesofNear—faultGroundMotionsandSeismicResponsesofBuildingStructure學21303061完成日期：201605大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要近年來，近斷層地震動獨特的運動特征和嚴重破壞作用受到

2、地震工程領域學者的廣泛關注。為進行近斷層區(qū)工程結構的主動和半主動減震控制，實現(xiàn)強震地面運動時程的短期預測，以及準確預測建筑結構地震動力響應是亟待解決的重點難題。借鑒新興的非線性時間序列預測方法，可對地震動時程及結構地震響應進行多步預測，進而對建筑結構進行實時控制以減小地震響應，并降低地震災害損失。本文結合經驗模態(tài)分解(EMD)和極限學習機(ELM)，建立了一種EMDELM多步預測新方法，分別對近斷層地震動時程、單自由度系統(tǒng)地震響應和彈塑

3、性高層框架建筑的動力響應進行了多步預測。具體內容如下：首先針對地震動時程及其作用下結構地震響應時程的高度非線性、非平穩(wěn)的特點，利用經驗模態(tài)分解將非平穩(wěn)信號分解成幾個復雜度與不規(guī)則程度較低的固有模態(tài)函數(shù)序列。并引入機器學習中具有強大學習能力和非線性逼近能力的極限學習機，對各固有模態(tài)函數(shù)序列進行多步預測，疊加預測結果后得到原時間序列的預測值，從而提出了一種適用于地震動時程和結構地震響應的EMDELM多步預測新方法。通過典型時間序列信號驗證表

4、明，本文提出的多步預測方法適用于非平穩(wěn)時間序列的預測。其次，比較了使用經驗模態(tài)分解(EMD)和不使用EMD兩種情況下的多步預測方法的預測效果，比較分析表明聯(lián)合使用EMD的EMDELM方法預測效果要好于僅使用ELM的預測效果。然后應用EMDELM多步預測新方法對近斷層地震動加速度時程進行預測。結果表明，一步預測和五步預測得到了成功預測，十步預測也具有較高的精度，并且該方法具有很好的魯棒性。最后，對近斷層地震動作用下單自由度系統(tǒng)和彈塑性高層

5、框架建筑地震動力響應進行了多步預測。在不同周期下單自由度系統(tǒng)的彈塑性位移、速度、加速度響應的多步預測展示了良好的預測效果。另外，對彈塑性高層框架建筑地震動作用下位移和加速度響應進行預測，結果表明，EMDELM預測方法能夠有效地對強震作用下建筑結構動力響應的單步和多步預測。實現(xiàn)建筑結構地震響應的短期預測可為主動控制系統(tǒng)預先提供較為準確的動力響應時程，從而有利于實現(xiàn)工程結構的在線實時減震控制。關鍵詞：近斷層地震動；非線性時間序列預測；經驗模