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大量震害表明,竖向地震动和摇摆地震动都会导致高柔结构发生严重破坏。特别是,随着经济的发展,建筑物高度越来越高,抗侧刚度越来越小,竖向地震动和摇摆地震动对结构的影响也会越大,如果忽视它们的影响可能会造成严重的危害。但目前地震工程界对高柔结构体系在在水平、竖向、摇摆转角加速度和摇摆倾斜位移耦合作用下的危险性和危害性认识不足,相关的研究也还不够全面和深入,且地震动摇摆分量的实测记录的缺乏也在一定程度的限制了相关研究的进度。针对以上问题,本文将采用理论分析、数值模拟和振动台试验相结合的方法,展开相研究。本文主要工作内容和结论如下:(1)在谱比法的基础上,结合弹性波动论中地震动摇摆分量傅里叶谱和竖向速度傅里叶谱的相似关系,提出了采用时频局部能力更好的小波变换的获取方法,获取了Northridge的摇摆分量,并与振动台试验两点差法得的结果变化趋势一致,包括峰值个数,峰值的分布,从而证实了本文提出方法的可靠性。(2)建立了水平、竖向、摇摆转角加速度和摇摆倾斜位移耦合作用下高柔结构的运动方程,并分别探究了摇摆转角加速度,摇摆倾斜位移和竖向加速度的影响。其中,竖向地震动不仅会通过改变几何刚度而影响常规的重力二阶效应,还会影响摇摆倾斜位移引起的附加重力二阶效应。振动台试验和理论分析得到的结果相差很小,验证了建立的运动方程的合理性和准确性。(3)水平和竖向耦合作用下,竖向地震动对结构平动响应的影响不明显,但在水平、竖向、摇摆转角加速度和摇摆倾斜位移耦合作用下,竖向地震动的影响增大,因为竖向地震动不仅会引起常规的重力二阶效应的变化,也会对摇摆倾斜位移引起的附加重力二阶效应产生影响。通过理论分析与振动台试验的对比发现,竖向地震动对附加重力二阶效应产生的影响更大,在本文选取的Northridge地震波作用下可以达到常规的重力二阶效应的3~5倍。(4)与竖向地震动作用相比,摇摆地震动对结构的平动响应的影响会更大。且摇摆倾斜位移不仅会较大幅度的增大结构的平动响应,而且会造成结构的位移时程曲线发生单侧偏移的不对称现象。