海陆地震动的时频域工程特性对比

海洋工程抗震几乎还沿用陆上土木工程的规范和成果,为了指出在海洋工程抗震设计和安全评估中使用海底地震动的重要性,选取多个地震事件,关注同一地震下震中距相似的海陆地震动记录.对比分析了传统地震动三要素,并且考虑到地震动属于非平稳信号,利用希尔伯特-黄谱分析了海陆地震动的能量在时频分布上的差异.结果表明:海底水平地震动加速度峰值比陆地的大很多,总体上其持时也较长,同时其加速度反应谱向中低频偏移,这些特征会对海洋结构动力响应造成更不利的影响;对于时频谱,海底地震动的主要能量所对应的频率比陆地的低,而其最大能量所对应的频率更接近峰-谷频率,而不是傅里叶谱上的卓越频率.     

基于HHT变换的结构地震响应与能量计算分析

为了更好地研究地震动激励与结构响应之间的定量关系,通过HHT变换得到瞬时能量谱、Hilbert能量谱以及三维幅值谱,研究了基于HHT变换的结构地震反应的能量计算方法.提出了以地震动峰值能量的最大值和峰值系数作为地震对结构破坏的定量指标的概念。通过算例计算了地震动和结构位移的能量,求出了各种地震波峰值能量的最大值和峰值系数,得到结构各层能量与反映非平稳特征的峰值系数的关系。结果分析表明,基于HHT变换的结构地震能量计算,更加明确了地震波在结构传播过程中能量的变化规律,计算结果的精度可以满足工程设计要求.初步建立了地震动对结构破坏的强弱的判据,该判据是可行和可靠的.可为工程抗震设计和结构控制等研究提供重要的基础资料.     

配筋砌体剪力墙模型结构振动台试验

为确定配筋砌块砌体剪力墙结构在不同地震动强度作用下的抗震性能和变形能力,完成了1个10层1/4缩尺的全灌芯配筋砌块砌体剪力墙结构模型模拟地震振动台试验.通过试验,得到了结构在不同强度地震作用下的加速度反应、位移反应和钢筋应变反应.分析了模型在弹性、开裂、破坏各阶段的动力特性及动力反应.计算得到了模型结构的自振频率和不同地震动强度作用后模型频率的变化.试验结果表明,此种结构体系具有较好的抗震能力和较强的变形能力,能够满足7度抗震设防的要求.     

921台湾集集地震的烈度等震线

根据收集到的9.21台湾集集大地震南投县、台中县、台北县和苗栗县的建筑物震害资料绘制了烈度等震线图,并与同一地震中记录到的地震动加速度峰值等值线图做了比较.对比结果显示二者在形状和覆盖范围上吻合的较好,从一个侧面印证了本文提出的基于宏观震害的烈度等震线图是正确的、合理的.由于这次地震中受害的主要是单层的土坯、砖石脆性结构,以及不高于7层的钢筋混凝土结构,两张等震线图的相符也大致说明地震动峰值加速度是导致脆性结构破坏的主要因素,它能够在一定程度上体现地震动对这类结构的潜在破坏势.     

斜拉桥钢塔地震损伤特性及输入地震动参数的影响

以主跨为165 m的独塔钢斜拉桥为研究对象,建立精细化钢塔计算模型.选取经峰值加速度调整后的历史地震记录作为地震动输入,分析顺桥向弹塑性时程反应,研究钢塔的钢板局部失稳以及超低周疲劳开裂特性,讨论纤维模型的适用性.结果表明,沿高度方向加载的Pushover法能够预测钢塔顺桥向地震塑性发展的顺序和位置;纤维模型能够获得钢塔的弹塑性地震位移反应以及地震损伤位置,不能精确评价结构残余变形与损伤程度;输入地震动的峰值地面速度（PGV）/峰值地面加速度（PGA）值是影响结构地震损伤程度的指标;当PGA相同时,PGV/PGA值越大的地震动引起的钢塔地震损伤越显著,钢塔斜拉桥抗震性能验算应选用PGV/PGA值大的地震动时程.     

脉冲型地震动下建筑非结构构件加速度响应估计

基于前向性效应脉冲型地震动的三角函数近似模型,推导了脉冲地震动作用下无阻尼和有阻尼单自由度结构的位移和加速度响应的解析式。选取25条脉冲型地震动,开展了地震响应时程分析,回归拟合了楼层反应谱相对于楼层加速度峰值的放大关系。基于脉冲作用下的主结构加速度响应峰值和楼面反应谱相对于楼面加速度峰值的放大因子,建立了脉冲型地震动下的楼层反应谱的预测方法。数值计算结果的对比表明,文中方法可以较好地用于脉冲型地震动引起的楼面反应谱的预测,可用于建筑非结构构件的地震响应计算。     

近断层脉冲地震动对框剪结构的破坏作用分析

近断层脉冲型地震动对结构具有巨大的潜在破坏作用,而有关高层钢筋混凝土框剪结构（HRCFS）受其影响的研究较少。为此,采用合成近断层脉冲型地震动（NPGM）的方法,合成了加速度峰值、脉冲速度峰值、脉冲速度峰值比及脉冲周期不同的NPGM,计算了一个22层HRCFS在上述地震动作用下的时程反应,分析了该HRCFS整体破坏指数随上述参数的变化。结果表明,该结构的整体破坏指数在上述地震动作用下的值均较小;随加速度峰值变化无明显规律;与脉冲速度峰值和脉冲速度峰值比近似呈线性增加的关系;与脉冲周期近似呈二次抛物线关系。由此说明,HRCFS在NPGM作用下具有良好的抗震性能,并且不能单独以加速度峰值作为表征NPGM对HRCFS破坏作用的参数。     

地震总输入能量谱峰值估计

为了改善地震总输入能谱建立过程中峰值计算精度和计算效率,根据美国西部强震数据库中I类场地(剪切波速大于750 m/s)的69条地震记录的能量谱峰值,研究了等效速度谱(VI谱)峰值的主要影响因素以及相关性。采用傅里叶变换和线性拟合方法,研究了VI谱峰值和地震波频率成分之间的关系。进而提出了基于傅里叶谱的VI谱峰值参数α,建立了简化的谱峰值计算公式。研究结果表明:具有相近场地条件、地震动峰值和持时的地震波可能导致较大的VI谱峰值差异;地震动傅里叶幅值谱的低频集中度、幅值谱峰值与单自由度体系的VI谱峰值有较大的关联度,其中0~10 Hz频率段的关联度最大。     

主余震序列型地震动对RC框架结构地震反应定量影响研究

为探讨主余震作用下结构地震反应特征，量化主余震序列型地震动对结构地震反应参数的影响，采用OpenSEES有限元软件建立了一个3层典型RC框架结构模型，并选取594条实际台站记录到的真实主余震地震动记录作为结构反应分析的输入激励，开展了结构地震反应计算，分析了余震与主震相对强度、场地条件和地震动输入强度对结构地震反应的定量影响.结果表明：余震地震动对结构地震反应影响显著，最大可达90%,余震地震动对结构响应影响程度与其对主震的相对强度相关性较大，与场地条件相关性较小，规律不明显，余震强度对结构地震损伤影响明显.本文结果可供考虑主余震作用的结构抗震设计参考.     

基于台湾集集地震的结构滞回耗能影响分析

基于能量概念进行结构的地震反应分析能更清楚地揭示结构在地震动下的破坏机制,而滞回耗能被认为是最具工程意义的能量指标,是衡量结构塑性累积损伤的重要参数.利用具有极高研究价值的1999年集集地震记录到的大量地震动研究了抗震结构滞回耗能的特性,讨论了结构自振周期、阻尼比、场地条件、结构的恢复力模型等因素对抗震结构滞回耗能的影响规律,结果表明:场地条件、抗震结构的延性水平、周期、阻尼均是影响抗震结构滞回耗能的重要因素,而结构恢复力模型对滞回耗能的影响则可以忽略.     

近场脉冲型地震动对钢筋混凝土框架结构影响

目的研究钢筋混凝土框架结构在近场脉冲型地震动作用下的反应特性，给出可用于近场环境估计结构破坏程度的地震动参数．方法从弹性反应谱、结构顶点位移、层问位移比和基底剪力四个方面，与远场地震动作用下结构的反应进行对比．采用计算地震动参数和结构整体破坏指数相关性的方法研究地震动参数用于结构破坏估计的适用性．结果近场脉冲型地震动和远场地震动有着明显的不同，在前者作用下结构的反应明显增大．得到了各参数与结构破坏程度的相关性。结论近场脉冲型地震动中含有较丰富的低频分量，谱值随周期增大衰减较慢．在近场环境峰值地面速度（PGV）和地震动能量密度（Eρ）可用来较好地估计结构的破坏程度．     

考虑桥墩轴力变化影响的刚构桥近场地震反应

为了分析刚构桥梁顺桥向近场地震反应特性,通过对远场地震时程叠加三角函数拟合速度脉冲的方法模拟近场地震动,根据纤维及塑性铰2种计算模型在近场地震作用下弹塑性地震反应计算结果讨论地震动脉冲对中等规模刚构桥梁地震反应的影响.结果表明,刚构桥梁在地震作用下桥墩轴力变化较大,采用纤维模型计算时桥墩地震反应较大|近场脉冲型地震激励下,桥梁地震反应与脉冲持时有关,短周期脉冲对本桥地震反应影响较大.采用叠加速度脉冲的方法模拟近场地震是可行的方法.     

超长大跨结构考虑地震输入空间变化效应的响应特征

基于多点随机地震动场模型推导了包含三向正交地震动分量联合输入的多维多点随机地震动场模型,并将虚拟激励法推广应用于考虑行波效应、部分相干效应和局部场地效应联合作用的情况,推导了相应的计算公式;系统分析了考虑地震输入空间变化效应时超长网壳的响应特征.结果表明,地震地面运动的空间变化效应对结构的响应有着较明显的影响.同时,计算还表明虚拟激励法对于分析大跨结构在多维多点输入下的地震响应是一种高效且精确的方法.     

Performance of viscous fluid dampers coupling adjacent inelastic structures under near-fault earthquakes

The behavior of viscous fluid damper applied in coupling structures subjected to near-fault earthquake was studied. The structural nonlinearity was characterized by Bouc-Wen model and several near-fault ground motions were simulated by the combination of a recorded earthquake (background ground motion) with equivalent velocity pulses that possess near-fault features. Extensive parametric studies were carried out to find the appropriate damping coefficient. Performances of viscous fluid dampers were demonstrated by the relationship between the force and displacement, the maximal damper force and stroke. The control performances were demonstrated in terms of the response reductions of adjacent structures. The results show that the dynamic responses of adjacent structures are mitigated greatly. Proper damping coefficients of connecting fluid dampers have a small difference, while adjacent structures under different near-fault ground motions with the same peak acceleration. The maximum force of damper is about 0.8 MN, and the maximum damper stroke is about ±550 mm. Satisfied viscous fluid dampers can be produced according to the current manufacturing skills.     

近断层地震作用下弹性位移反应谱的研究

为研究近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法,选择了30次地震,132组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,该表达式可以反映震源机制和场地土等因素的影响作用.研究结果表明:提出的近断层地震弹性位移设计反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,可以应用于近断层地震作用下结构的抗震设计中.     

钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性分析

对钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性进行了分析研究。在合理选择地震地面运动模型和结构分析模型的基础上，对结构进行了随机地震反应分析，并获得了结构随机反应的统计量。进而采用双参数的结构破坏模型，以结构可靠性理论为依据，推导出了计算结构地震破坏概率的一般表达式。由于在推导结构的地震破坏概率时是从一般情况出发的，该方法同样适用于其他类型的工程结构，通过对一座按8度要求设计的钢筋混凝土框架结构的地震可靠性分析，表明该方法具有合理性。提出的方法可用于抗震设防标准的制定和震害预测。     

隧道震害和地表变形相关性的实例分析

考察地震作用下的地表运动特征,是一种直接有效观测地震作用机制的方法.为此,结合2016年日本熊本地震俵山隧道震害案例,探讨地表变形运动与地下结构震害之间的相关性.基于高精度机载激光测量技术（LiDAR）,获取地震前后俵山隧道周边地形的变形数据;建立隧道周边地形的数字高程模型.借助组合分类迭代最近点（CCICP）算法,得到俵山隧道周边地表变形特征.在此基础上,探讨隧道震害与周边地表变形特征的相关性.结果表明,强烈的地面运动能够在一定程度上反映地下结构震害的真实情况,如衬砌、路面和施工缝等各种结构的破坏;另一方面,地表变形运动方向在一定条件下（如排除地震断层等特定地质构造的影响等条件）反映地震波的传播方向,可用于验证地震波对俵山隧道的破坏机理.     

Intensity measures for seismic liquefaction hazard evaluation of sloping site

This work investigates the correlation between a large number of widely used ground motion intensity measures(IMs) and the corresponding liquefaction potential of a soil deposit during earthquake loading. In order to accomplish this purpose the seismic responses of 32 sloping liquefiable site models consisting of layered cohesionless soil were subjected to 139 earthquake ground motions. Two sets of ground motions, consisting of 80 ordinary records and 59 pulse-like near-fault records are used in the dynamic analyses. The liquefaction potential of the site is expressed in terms of the the mean pore pressure ratio, the maximum ground settlement, the maximum ground horizontal displacement and the maximum ground horizontal acceleration. For each individual accelerogram, the values of the aforementioned liquefaction potential measures are determined. Then, the correlation between the liquefaction potential measures and the IMs is evaluated. The results reveal that the velocity spectrum intensity(VSI) shows the strongest correlation with the liquefaction potential of sloping site. VSI is also proven to be a sufficient intensity measure with respect to earthquake magnitude and source-to-site distance, and has a good predictability, thus making it a prime candidate for the seismic liquefaction hazard evaluation.     

用拆除墙段建造的砖砌体结构地震易损性分析

用拆除墙段建造新砌体结构在实现拆除墙段再利用的同时,推进了砌体结构工业化拆除及建造的进一步发展。为研究用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震能力,分析了用拆除墙段建造的砖砌体结构与普通砖砌体结构的异同,以构造柱间距、结构层数和砌体强度为基本参数,选取地震峰值加速度作为地震动强度指标,最大层间位移角作为结构损伤指标,选取了20条地震动记录对砖砌体结构模型进行了增量动力分析。基于所建立的砖砌体结构地震易损性曲线和地震破坏矩阵,发现较相同条件下的常规砖砌体结构,用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震性能得到明显改善,这主要是拆除墙段间连接所用的构造柱相对较密导致的;结构层数和砌体强度直接影响着结构的抗震能力,建议拆除墙段再利用时,结构总层数和总高度不宜超过GB 50011的规定,并合理评定拆除墙段的力学性能及完好性,同时保证使用拆除墙段建造的砌体结构的抗震措施不低于相应抗震设防烈度要求下的新建砌体结构。