结构抗震设计时程分析法中地震波的选择

新修订的建筑抗震设计规范规定,对于重要建筑,宜采用时程分析法进行补充计算。时程法要求用按规范方法或考虑地震危险性的概率方法所确定的地震动参数,来选择天然地震记录或人工合成地震波作为输入,以计算结构的动力反应。本文将讨论设计地震动参数的定义、特征及其确定方法,进而提供根据地震动参数选择天然地震波的方法。     

人工地震波在结构抗震设计中的使用

本文按发生人工地震波的ASEW计算机程序或加以功能补充,计算出几种不同条件的人工地震波,其中包括能更好反映场地土特性的人工波。用它们对有实际地震记录的北京十号公公寓建筑和唐山地震中局部倒塌的天津碱厂十三层框架进行了数值积分法的计算。以实际结构记录和震害中的实际情况为依据,比较这些人工波和一些常用天然记录的不同计算结果。说明了这些可以用于抗震设计的人工波的特点和作者的推荐意见,供使用者参考     

利用爆震波识别多层内框架房屋的震害机理与抗震加固效果的研究

利用爆炸地震波对两幢三层内框架房屋(一幢作了抗震加固)进行了动力响应及结构破坏机理的研究。 以试验结果为依据,确定了多层内框架房屋及其加固房屋的动力计算模型。使用时程法的动力计算程序,输入试验中记录的加速度地震波,对两幢房屋作了弹塑性动力响应至破坏的计算分析。计算结果与试验相符。 讨论了爆炸地震波与天然地震波的频谱特性。通过对其速度波峰值和速度反应谱的分析,确定了两类波的相比条件和地震破坏烈度的标定。 将研究结果用到天然地震波作用下的多层内框架房屋震害机理的分析和动力响应计算中,验证了海城和唐山地震中这类房屋的破坏规律。提出了多层内框架房屋抗震加固设计的原则。     

多层房屋在爆炸地震波作用下的动力反应与抗震加固研究

利用地下爆炸效应试验产生的地震波,对两幢三层内框架结构房屋(其中一幢作了抗震加固)进行了动力响应和地震破坏机理的试验研究,以试验结果为依据,制定了加固与未加固内框架房屋的动力计算模型,和弹塑性动力反应至破坏的全过程计算分析。论述了爆炸地震波与天然地震波的差异,及利用速度波峰值与速度反应谱作为两类地震的相比条件的可行性。将研究成果用到在天然地震波作用下多层内框架房屋的动力计算与破坏机理的分析中。提出了多层内框架结构房屋的地震破坏机理和抗震加固设计的原则。     

隔震结构动力弹塑性分析地震记录选择的波谱分类法研究

高层隔震结构动力弹塑性时程分析地震记录选择是隔震结构地震响应分析的关键,针对地震记录选取提出基于模糊聚类算法结合地震动强度指标进行地震波子集选取的波谱分类法。首先采用动力弹塑性时程方法对隔震结构的等效单自由度简化模型和三维空间模型进行了地震加速度峰值、地震波速度峰值、地震波位移峰值、地震波速度峰值与加速度峰值之比、加速度反应谱、等效速度反应谱6类地震动强度指标与工程需求参数相关性的比较研究,确定了适合隔震结构的有效地震动强度指标。隔震整体结构工程需求参数包含上部结构层间变形、顶层加速度和隔震层位移响应。其后采用构造的地震动指标矩阵应用于地震波样本属性的表征,并基于模糊聚类算法对地震波样本进行了分类。以某15层高层钢框架-混凝土核心筒隔震结构为例,通过将未分类的地震波集合与分类地震波子集作用下结构的地震响应离散性对比研究,确认了波谱分类法在地震动筛选应用中的有效性。     

锅炉钢框架的抗震加固设计与分析

对已使用十多年的铸铁厂锅炉钢框架进行结构安全性检测和抗震设防目标下的多遇地震和罕遇地震计算。选取5条天然地震波和2条人工地震波,以及远场类谐和地震波与近断层脉冲型地震波两类长周期地震波各7条;基于结构抗震性能量化指标——层间位移角,对结构的变形特点和抗震性能进行了分析,根据计算结果,对既有结构提出了加固设计方案并对加固后结构进行了分析。结果表明：远场类谐和地震波对结构的响应最大,天然地震波最小;多遇地震作用下的最大层间位移角均小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的限值1/250;在罕遇地震作用下的层间位移角均小于GB50011—2010的限值1/50;结构平均层间位移角最大值出现在底层,为1/88,较原结构的1/62,减小了29.5%,加固设计方案满足GB 50011—2010的要求,实现了“小震不坏,大震不倒”的抗震设防目标。     

不同基岩地震波作用下深覆盖场地的反应特征分析

由于长周期地震动实测记录的缺乏,目前国内外对长周期地震动特性的研究尚不成熟。首先从1999年集集地震记录库中选取三条Ⅰ类场地上较为典型的长周期实测地震记录,进行长周期地震动时、频特性分析。在此基础上,以上述三条长周期实测地震记录作为基岩地震动输入,采用场地等效线性化的频域分析方法,对某深覆盖场地进行了地震反应分析,并同普通地震波(包括IZT090波和IZT180波)作用下的场地反应进行了比较,探讨了不同强度地震波作用下深覆盖场地的长周期地震反应特征,得到了有工程参考价值的结果。     

高层建筑结构长周期地震反应的比较研究

目前,对长周期地震动衰减关系和长周期反应谱的研究尚不成熟,对长周期地震动作用下高层建筑结构的地震响应研究还比较少.从地震记录库中寻找出三条比较典型的长周期地震波,对比分析了长周期地震波与普通地震波的时、频特征;在此基础上,利用有限元计算分析软件并采用时程分析法对一个高层建筑结构模型在这两类地震波作用下的地震响应进行了比较研究.结果表明,长周期地震波作用下高层建筑结构的基底剪力、位移响应值和加速度响应值均大于普通地震波作用下的结果,而且长周期的高层结构是受位移控制的.     

爆破地震波的能量衰减规律研究

爆破地震对建筑物的影响实质上是一种能量的传递与转化过程,从爆破振动控制的方面考虑,了解爆破地震波传播过程中的衰减特性,才能对建筑物受影响程度做出必要而又相对准确的估计.基于地震学相关理论,研究爆破地震波的能量衰减规律,表明峰值能量随距离的衰减系数同振速衰减系数呈2倍关系,对于同一场次的爆破而言,爆破地震的总能量同峰值振速的平方近似成正比例.针对实例工程的分析结果印证理论推导的正确性.实例分析同时表明,爆破地震的能量衰减是以米计的,这一点有别于天然地震.在运用天然地震方法处理爆破地震时应该注意到这一区别.     

采用结构等效周期的强地震动记录选取方法

普通的基于设计反应谱的地震波选取方法并未考虑结构的弹塑性发展,难以适应罕遇地震下结构非线性时程分析的地震动记录选取。引入结构等效周期的概念对目前广泛使用的选波方法做了改进,针对罕遇地震下进入弹塑性状态的结构,通过能力谱法估算其等效周期Teq,再控制Teq附近周期段内反应谱的偏差选取地震波。基于样本丰富的地震波数据库编制程序,分别通过普通选波方法与改进的选波方法进行地震波选取,并对一个框架结构做了非线性时程分析,验证了方法对强地震动记录选取具有良好的适应性。     

基于Matlab的人工地震波程序编写

桥梁抗震设计需要进行反应谱和时程分析,对于地震记录较少的地区,如何得到符合实际情况的地震波成为一个难点。本文依托Matlab软件,运用三角级数法的相关理论,编写生成人工地震波的程序代码,幷以实际工程为例,进行人工地震波的生成。     

近场地震下框架剪力墙高层结构地震易损性分析

结合已有的研究成果,总结近场地震动的主要特点;根据中国规范给出结构4个性能水平定义及相应的量化指标限值;根据断层距等因素选取近场、远场各20条地震波并对地震波记录进行调幅。考虑地震波的不确定性,对2栋不同高度框架剪力墙结构进行地震易损性分析,得到相应的地震易损性曲线,并对两结构的抗震性能进行对比。结果表明:20层结构的层间位移地震动需求大于30层结构;近场地震波将引起结构损伤且大于远场地震波。     

弹性时程分析在结构抗震设计中的应用研究

从地震波的选取以及弹性时程分析的结果应用等方面进行了论述,建议先选取足够多的天然波试算,然后筛选出满足规范要求的地震波再进行弹性时程分析,当时程分析结果大于反应谱计算结果时,可仅对局部楼层进行地震作用放大设计。     

基于反应谱的场地地震波合成软件与应用

对建筑结构进行动力时程分析时,地震动的输入影响着结果的可靠性。实际发生的地震时域波形具有很大的不确定性,一般情况下需要对地震波进行频谱、峰值和持时调整三要素的调整。基于Matlab中的GUI环境,开发出一个可以根据计算需求合成人工地震波的可视化软件;结合天然地震波对实际工程的时程分析,验证了该软件合成人工地震波的合理性及有效性。     

某超高层场地地震反应及设计反应谱研究

场地地震安全性评价是规范对超高层结构设计的强制要求,场地地震反应特性及设计反应谱是超高层结构设计的重要计算依据。本文结合某不规则超高层建筑,讨论了场地地震反应特性及设计反应谱,在对场地进行安全性评价的基础上,比较了天然地震波与设计反应谱的统计误差,不仅证明了设计反应谱的准确性,还为结构抗震验算提供了可靠的天然地震加速度时程波,本文的研究可为同类型超高层结构设计提供经验参考。     

建筑结构时程分析法输入地震波的研究

本文对形成抗震设计反应谱的国内外重要地震加速度记录进行分析,研究各种不同的记录分组方法对标定设计反应谱所产生的影响,总结各种不同类别场地上所获取的地震记录的反应谱形状的分布规律。在此基础上,为建筑结构抗震设计时程分析法所需的输入地震波提出一种基于规范设计反应谱的、与设防烈度、场地条件、震源机制、结构自振特性有关的选择原则。建议在建筑结构时程分析法中采用一组四条实际地震加速度记录(其反应谱特征周期符合一定的分布规律)作为输入地震波,计算所得的结构内力或位移算术平均,可以得到符合规范要求的比较合理和安全的结果。     

断层附近的地震波频谱特性与结构动力反应分析

在5.12汶川大地震中,国家数字强震动台网布设在龙门山断裂带及其周围地区有50多个台站获得了大于100 gal的加速度记录。选取其中断层附近21个台站的加速度记录,比较分析了断层附近基岩和土层表面地震波的时、频特性;在此基础上,分别以实测基岩地震波和土层表面波作为输入,对框架结构进行了地震反应分析,比较了不同地震波作用下结构反应的差异,得到了有工程参考价值的结果。     

时程分析法在空间结构设计中的应用

时程分析法是抗震设计中一种比较准确的动力分析方法,时程分析中输入的地震记录应拟合规范反应谱。本文结合北京2008奥运会老山自行车馆屋盖网壳结构的抗震设计,分别采用不同的调整方法对典型地震记录进行调整后作为时程分析法的输入地震波。通过将计算结果与反应谱法计算结果进行比较得出结论：综合调整后的地震波更接近基于地震学及场地特征确定的规范反应谱,综合调整法适用于大跨度空间结构的时程分析。     

近场地震动对基础隔震结构的影响

选用宽频远场地震Kanai-Tajimi模型与He-Agrawal近场脉冲地震速度脉冲模型,对现有的典型近场地震记录进行非线性数值拟合,调整其脉冲分量与宽频分量的比值,得到不同脉冲分量的地震波;文中以一幢8层基础隔震结构为研究对象,分析了合成近场地震波下基础隔震结构的水平及转动动力响应,结果表明含有脉冲分量的近场地震动比远场地震动破坏力更大;基础隔震体系能有效地减小上部结构在近场地震动中的响应。     

不同场地条件下钢筋混凝土框架结构的地震反应分析

从"5.12"汶川强震记录中挑选出四川省自贡地形台阵8个台站和宝兴县2个台站的加速度记录,进行了不同场地条件下的地震波频谱特性分析,比较了复杂场地地形条件下的地震动差异。以某钢筋混凝土框架结构教学楼为工程背景,利用ANSYS软件建立教学楼结构的有限元模型,进行了结构动力特性分析;在此基础上,以10条不同场地条件下的地震动时程按照规范调幅后作为输入,对这一钢筋混凝土框架结构进行了地震反应分析,探讨了不同场地条件下结构地震反应的差异。结果表明:自贡地形台阵随着测站高程的增加,地震动幅值递增明显;与基岩地震波的频带分布相比较,土层地震波的频带主要集中在较低频段,土层的高频滤波效应明显;场地条件对结构地震反应的影响较为明显,高程最大的地震波作用下结构的最大剪力响应增大明显。