不同抗震等级RC框架结构抗地震倒塌能力的研究

为研究抗震等级对钢筋混凝土（RC）框架结构抗地震倒塌能力的影响,根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）分别设计了不同抗震设防烈度和抗震等级的20个典型RC框架结构,应用动力增量分析法对框架结构进行了倒塌易损性分析,并对比了不同抗震等级框架结构的抗地震倒塌能力。结果表明:框架结构的抗震等级对其抗地震倒塌能力有重要影响,同一抗震设防烈度下,随着抗震等级的提高,其倒塌概率不断减小,倒塌储备系数（CMR）不断增大,框架结构的抗地震倒塌能力不断提高。框架柱的轴压比、纵向配筋率和体积配箍率是影响框架结构抗地震倒塌能力的重要因素。     

第二代基于性能地震工程中的地震易损性模型及正逆概率风险分析

第二代基于性能地震工程理论中的地震易损性主要是指结构构件以及非结构构件的抗震能力,与传统地震风险理论中的地震易损性定义和内涵并不相同。为了澄清二者的不一致性,首先介绍传统地震风险理论中地震易损性的定义和概率模型,然后指出第二代基于性能地震工程理论存在五个层次的地震易损性模型:地震需求易损性模型、抗震能力易损性模型、地震损伤易损性模型、地震损失易损性模型和抗震决策易损性模型,指出了这五种模型的区别及其相互关系,推导得到了地震需求易损性模型和地震损伤易损性模型分布参数的解析表达式。在此基础上,根据不同的不确定性传递路径,提出了正向PBEE和逆向PBEE的概念,以通过不同方式求解第二代基于性能地震工程理论的风险积分公式。基于地震危险性函数的近似表达式以及地震易损性模型及其分布参数的解析表达式,通过正向PBEE和逆向PBEE方法,分别得到了具有相同表达形式的工程需求参数EDP、地震损伤DM和决策变量DV三个层次的概率地震风险表达式。通过该文的研究,将传统地震风险分析理论与第二代基于性能地震工程理论统一在一致的理论框架之中。     

考虑损伤的结构抗震可恢复性

在定义结构剩余抗震能力比、结构整体抗震可恢复性指标以及对应于建议损伤区间的局部抗震可恢复性指标的基础上,考虑建筑物不同重要性和不同破坏影响,建议了不同的结构抗震可恢复性等级和相应的整体可恢复性指标变化范围,以及局部抗震可恢复性指标的下限值。结合易损性分析得到特定地震强度下得到其剩余抗震能力比的期望值。根据损伤区间规划、损伤性能目标以及各可恢复性等级结构剩余抗震能力比曲线下包络线,建议了结构抗震可恢复性概念设计框架。这种概念设计框架是在描述结构损伤程度的基础上,能够更加直接地评估结构面临受损或序列型强震时其剩余强度储备的情况。针对算例情况而言,按照现行规范设计的结构其抗震可恢复性和倒塌概率均满足要求,大震作用下结构剩余抗震能力比的期望值与最大结构层间位移有较好的对应关系,说明结构抗震可恢复性评估方法与常规设计方法之间的关联。     

地震作用设计参数调整对框架结构抗震设计及安全性的影响

汶川、芦山等大地震震害经验表明:地震中建筑遭受的实际烈度经常远高于规范规定的设防烈度,这导致建筑结构在地震中受到非常严重的破坏。虽然随着规范的改进和新的设防区划图的提出,我国建筑抗震的安全水准在不断提升,但是很多专家仍认为目前建筑结构的抗震安全储备偏低。因此,确定合理的地震作用对保证建筑结构的抗震安全性有重要意义。该文以基于2010版《建筑抗震设计规范》设计的一系列钢筋混凝土框架结构为研究对象,通过调整地震动力放大系数、地震作用和荷载分项系数等参数的取值,对框架进行重设计,并对框架结构进行倒塌分析,研究地震作用设计参数调整对框架结构的设计控制指标、地震力、材料用量和抗震安全性造成的影响。研究结果表明:调整措施将使底层柱轴压比增大约8%;楼板和框架梁的钢筋用量提高约6%;对初始破坏始于底层的倒塌模式,调整措施能明显提高结构的抗震安全性,但随着设防烈度提高,地震下抗倒塌能力的提高程度略有降低。     

单自由度双线性隔震装置地震反应研究

本文用多条具有相同反应谱的人工地震波，对单自由度双线性系统进行了大量的非线性时程反应分析，讨论了采用双线性隔震装置结构的地震反应特点，研究了双线性隔震装置的刚度比、初始屈服位移等因素对结构地震反应的影响。研究结果对工程设计中合理选择双线性隔震装置的刚度比、初始屈服位移等设计参数有一定的参考价值。     

关于概率地震需求模型的讨论

概率地震需求分析作为地震易损性分析和地震风险分析的重要一环,已经成为新一代基于性能地震工程(PBEE)的主要研究内容。概率地震需求分析的核心内容是建立概率地震需求模型,它表征了地震动强度与地震需求之间的概率关系。在某一强度地震动作用下,通常假设地震需求服从对数正态分布,其中,地震需求的中位值和地震动强度之间假设服从对数线性关系,而地震需求的对数标准差则假设保持不变。该文以4个不同高度、不同设防水准的钢筋混凝土框架结构为例,挑选100条实际地震动为输入,针对上述概率地震需求模型基本假设的合理性进行了讨论。研究结果表明:综合考虑计算精度和效率,关于地震需求中位值和对数标准差的假设可以满足概率地震需求模型的要求,而传统的对数正态概率地震需求模型无法考虑倒塌的影响,应予以修正。     

采用经验周期模态单元滤波方法分离爆破地震信号和天然地震信号

针对爆破地震信号和天然地震信号的分离问题,引入基于经验周期的模态单元滤波方法,提出一种新的爆破地震信号分离算法.实验结果表明,算法可有效分离爆破地震信号和天然地震信号,为地震信号分析提供一种新的思路.     

基于改进云图法的高土石坝抗震可靠度分析

高土石坝抗震可靠度研究对大坝抗震防灾和震害风险研究具有重要意义。通过考虑地震动和筑坝料参数双重随机性,建立基于地震易损性和地震峰值加速度概率密度函数的高土石坝抗震可靠度模型,为研究不同设计使用年限的高土石坝抗震可靠度提供依据。通过拉丁抽样方法选取筑坝料参数样本并与选择地震动组合成样本对,选取坝顶相对震陷率作为性能参数,提出考虑抗震设防标准的高土石坝性能水平了;采用SWANDYNE Ⅱ程序进行动力计算,并根据改进云图法得到不同地震峰值加速度下坝顶相对震陷率的地震易损性三维曲面;结合糯扎渡高土石坝不同设计年限的概率分布函数与地震易损性曲面,确定不同设计年限失效概率和抗震可靠度。分析结果表明:随着设计使用年限增加,大坝各个性能水平可靠度不断减小,对于严重破坏状态下不同设计年限可靠度均能满足《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》规范要求,说明糯扎渡高土石坝在变形方面抗震设计是合理的。     

地震曲率技术在地震资料解释中的应用

通过地震曲率属性的分析,寻找适合研究区的地震曲率,研究其解释技术。系统总结了地震曲率技术的解释应用及应注意的问题。针对小断层在常规地震剖面上表现为同相轴的微小变化、扭曲、振幅突然变弱等特征,利用这些微小的变化在地震层曲率属性上表现为线性构造,进行小断层识别,异常的长度和方向分别代表着断层的延展长度和断层的走向。二维曲率属性有比较明确的物理意义,相对一阶导数属性(如微分、倾角、方位角等),它在构造特征识别上有明显的长处。它们对刻画地质体轮廓、分层结构、断裂系统等非常有效。实例表明,地震曲率属性对断层的轨迹、沉积体边界的刻画清晰、连续,利于解释,减少解释多解性。     

冻土层对桥梁地震反应的影响

采用波动法对季节性冻土区和多年冻土区的桥梁结构进行了地震反应分析。研究了冻土层的变化对桥梁结构地震反应的影响。得到了不同冻土厚度、不同墩高时桥墩地震内力分布的规律。计算结果表明,冻土层的存在对桥梁的地震反应具有显著影响,不同基础类型桥墩受冻土的影响规律基本相同,墩高在10m~22m之间时冻土层对桥墩地震反应的影响最为显著。桥墩的地震反应在冬夏两季具有显著区别,抗震设计中应考虑不同季节的影响。     

双重抗震结构及其设计参数的分析研究

本文根据多道抗震设防概念,对双重抗震结构的设防目标进行了探讨,明确了主、 次结构的功能．文中利用单自由度双重结构分析模型,对主、次结构的合理参数关系进行了 计算分析,提出了有关抗震设计建议。有关结果同样也适用于滞迟型减震控制结构。     

Seismic response and stability of underground rock caverns: a case study of Baihetan underground cavern complex

The seismic stability of the underground cavern complex, which houses the Baihetan hydropower plant in Yunnan Province, China, currently the world’s 2nd largest underground rock cavern group, is studied in this article. A preliminary performance-based seismic assessment approach specified for underground rock caverns is firstly proposed. The seismic performance objectives are classified. Reference earthquake motions are specified with the determination of the seismic variables. Detailed dynamic response analyses (Method 2B) are conducted based on the parameters given by the cyclic dynamic loading tests with medium strain rate. The seismic response of acceleration, stress, displacement and failure zones are studied. In addition, the seismic spectrum characteristics are analysed with a newly introduced wavelet packet technique. The mechanism of the support measures for seismic stability is also discussed. The assessment for seismic performance of the underground cavern complex is obtained by integrating these results. Serviceability objective of the underground cavern complex under operating basis earthquake may be satisfied, and the safety objective be feasible but with the presence of the proposed reinforcement system. The seismic isolation design is preferred, yet not necessary. And if any seismic isolation design is to be adopted, the frequency absorption range of the isolation material is expected to be 1–4 Hz.     

基于易损性方法评估楼板对结构抗震性能的影响

结构地震易损性分析是评估工程结构地震灾害损失的关键。基于增量动力分析(IDA)方法和性能化设计理论,结合抗震规范对结构破坏状态的定义和限值的规定,得到结构抗震能力概率函数;应用IDA 方法,获得结构地震需求函数,提出了有效评估整体结构地震反应的基于性能的易损性分析方法。通过对一考虑和不考虑楼板作用的钢框架结构进行地震易损性分析,从破坏概率的角度进行破坏状态评估和地震风险性分析,得出楼板效应将导致结构延性和抗震性能下降、显著降低结构抗地震倒塌能力和改变倒塌模式等结论,为结构抗震设计、加固和震后地震灾害的损失评估提供参考。     

温度相关型结构地震风险评估方法

采用形状记忆合金(SMA)、粘弹性橡胶等材料的结构,其地震响应存在温度相关性,对其结构性能的评估应考虑温度影响和区域温度分布特性的不确定性。以第二代基于性能的地震工程评估框架为基础,该文提出一种考虑区域温度分布特性的温度相关型结构地震风险评估方法。该方法将传统地震易损性扩展为地震动强度-温度联合易损性,在此基础上得到包含温度分布信息的修正区域易损性,并用于评估结构地震风险。基于该方法,该文以9层SMA支撑钢框架结构作为分析对象,研究温度对结构性能的影响。选取北京和文昌为案例地区,给出其区域温度分布特性描述,并计算对象结构的地震风险曲线。结果表明：环境温度降低将影响结构变形分布。同时,结构在低温下更易发生倒塌。相对于位于文昌和设计基准温度下的对象结构,位于北京的对象结构具有更高的倒塌风险。所提出的方法能够量化评估不同地区温度相关型结构的地震风险。     

基于试验的斜交网格-核心筒结构概率地震易损性分析

利用外部网状斜交框架和内部钢筋混凝土核心筒,斜交网格-核心筒结构形成具有较强抗侧刚度的筒中筒结构形式,被广泛应用于超高层建筑结构。采用模拟地震振动台试验获得不同地震动水准下模型结构的地震动响应结果。在结构抗震可靠度的经验和计算分析方法基础上,分析不同水准下结构发生各级破坏的概率,研究斜交网格-核心筒结构体系的整体抗震性能。最后,由振动台试验结果显示斜交网格结构构件的截面尺寸改变所在楼层的斜柱先于底部楼层的斜柱发生破坏。提出基于模型结构的振动台试验的概率地震易损性分析方法,对不同地震设防水准下原型结构的破坏概率进行研究,获得斜交网格-核心筒原型结构的概率地震易损性水平。     

汶川地震下框架结构的抗倒塌能力分析

从震害统计和数值模拟两个方面研究了按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力。汶川地震大量钢筋混凝土框架结构震害统计表明,按7度抗震设防的结构在地震烈度达到9度或加速度峰值达到400gal,开始出现倒塌破坏(占1%~2%);当地震烈度达到11度或加速度峰值达到800gal以上时,出现大量的倒塌破坏(占60%以上)。进一步以汶川强震记录为输入,对两个典型的钢筋混凝土框架结构进行了增量动力分析。结果表明:7度抗震设防时可抵御300gal~500gal加速度峰值作用(地震烈度近似9度);按8度抗震设防时可抵御400gal~600gal加速度峰值作用(地震烈度近似10度)。总体上看按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架的超强系数基本大于2。     

地震动频谱对小湾拱坝非线性响应的影响

将时间信号时—频联合分析的自适应谱方法用于研究地震地面运动的频率非平稳特征、提取频率非平稳信息，统计得到各个频段地震动成分的强度变化过程。在此基础上，应用均匀调制随机过程模型和演变随机过程模型合成人工地震波，以此为输入对高拱坝进行了考虑地震动时—频非平稳性的动力响应分析。结果表明，在地震力作用较小时，影响不大，但对地震力作用较大的高拱坝，地震动的非平稳性对拱坝非线性地震响应的影响不可忽略。     

基于地震损失风险钢筋混凝土框架结构弯矩增大系数评估

损失是表征结构性能的综合指标。为了从损失风险的角度评估现行抗震规范钢筋混凝土框架弯矩增大系数的取值,基于地震风险评估框架FEMA P-58,给出了基于结构整体易损性分析的地震损失计算方法。设计了4个弯矩增大系数分别为1.1、1.3、1.5、1.7的钢筋混凝土框架结构,采用增量动力时程分析方法,得出了结构的易损性曲线和易损性矩阵,按照地震烈度概率模型,给出了所在场地各种烈度地震发生的概率,计算了每个结构在50年和1年内的经济损失和人员伤亡损失。结果表明,地震损失风险随强柱弱梁系数增大而减小,50年总经济损失比介于0.08~0.12,人员损伤率介于4.85×10-4~1.12×10-3。按照目前规范取值设计的结构地震损失风险处于可接受范围内。     

我国桥梁隔震技术的应用

简要介绍国外桥梁隔震技术的发展,对比了我国桥梁隔振技术的研究与应用现状。同传统的结构抗震设计相比,讨论了结构采用隔震技术的一些特点,对各国规范中的关于桥梁减隔震规定作了简介与比较。最后,提出了促进我国桥梁隔震技术发展的意见。     

基于能量的爆破地震波衰减公式

探讨了爆破地震波能量的计算方法,建立了爆破地震波能量的衰减公式,分别采用η和β表示炸药能量转换为地震波能量的百分比和传播介质的衰减系数,通过能量转换百分比的对比,能够分析各个爆源因素对地震波能量的影响。并结合工程实例进行了验证分析。结果表明:采用爆破地震波能量的衰减公式进行拟合分析的线性相关性比萨道夫斯基公式高,说明了采用爆破地震波能量的衰减公式对地震波强度进行预报是可行的;通过遵义市新浦新区洪水台场平工程北、南两区爆破地震波能量衰减公式中η值的对比分析表明总药量和炮孔数不仅对爆破后地震波的初始总能量有影响,还对地震波初始总能量的转换率有影响。