超高层混合结构增量动力分析的地震动强度指标

在进行超高层结构设计时，地震动强度指标是指导结构抗震设计的重要依据，对结构的安全至关重要，但目前并没有统一的结论，因此，对超高层结构进行地震动强度指标的研究具有重要意义。在综述建筑结构增量动力分析地震动强度指标有效性研究现状的基础上，提出适用于超高层建筑结构增量动力分析的地震动强度指标S_a%，地震动强度指标S_a%是考虑结构前a%振型质量参与系数的自振周期所对应谱加速度的几何平均值；为了验证地震动强度指标S_a%的有效性，以实际超高层为例，使用PERFORM-3D弹塑性分析软件建立非线性模型并进行增量动力分析，根据各种地震动强度指标的θ_max和V_max结果进行离散性分析，发现地震动强度指标S_a%用于超高层结构增量动力分析时能有效减少θ_max和V_max数据的离散性，从而提高计算数据的有效性，为实际超高层结构的应用提供参考。     

预制装配式楼盖水平地震作用计算方法

针对预制装配式楼盖，按照合理的楼盖水平地震作用计算方法进行设计，可保证抗侧力主体结构破坏前楼盖保持水平传力的整体性。利用有限元软件（ETABS）对某5层框架结构模型进行中、大震弹塑性时程分析，并与底部剪力法、ASCE7-10推荐的经验放大法计算值进行对比，发现时程分析所得加速度值比后两种方法计算值偏大，说明用底部剪力法、经验放大法计算楼盖水平地震作用并进行连接设计存在安全隐患。基于ASCE7-16，考虑中美抗震区划及场地类别等差异，提出与中国抗震设计规范协调并考虑高阶振型影响的模态叠加法。针对不同地震烈度，利用提出的计算方法进行算例分析，计算结果表明：楼层加速度放大系数k沿建筑高度分布趋势一致；楼盖中震下实际水平地震作用S_Ehk中和大震下实际水平地震作用S_Ehk大分别能满足γ_EhS_Ehk中≤R_d/γ_RE和S_Ehk大≤R_k，即用所提方法计算楼盖水平地震作用并进行连接设计，楼盖可达到“中震弹性、大震不屈服”的性能目标。     

弹塑性SDOF体系地震输入归一化等效速度谱

为了确定弹塑性单自由度( single degree of freedom, SDOF)体系地震输入能,分析了中美场地土剪切波速转换关系,将从美国PEER地震记录数据库选取的220条强震记录按中国场地土类型进行分类,基于能量平衡原理,采用归一化方法,建议了一种基于复合强度指标的弹性SDOF体系三段式等效速度谱。分析了5类场地土条件下SDOF体系系统参数对地震输入等效速度谱的影响。研究结果表明：刚度折减系数对等效速度谱无明显影响;延性系数和阻尼比增大均对等效速度谱峰值和下降段衰减速度有削弱作用。综合考虑各类影响因素,通过参数多次拟合,得出弹性SDOF体系归一化等效速度谱峰值段及下降段修正系数,提出了一种适用于我国场地土类型、可直接供设计使用的弹塑性SDOF体系归一化等效速度谱确定方法,并验证了其有效性。     

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。     

汶川地震竖向地震动衰减关系

为系统研究汶川地震的竖向地震动特征,回归出了汶川地震的竖向地震动衰减关系.在此基础上,分析场地效应和上/下盘效应对竖向地震动的影响；分析竖向加速度反应谱（a_PS,阻尼比0.05）的特征,并提出一个简单的竖向设计反应谱；利用竖向和水平向地震动衰减关系直接得到地震动竖向与水平向比（V/H）的关系,分析不同距离不同周期V/H的特征.结果表明:竖向地震动受场地效应和上/下盘效应的影响；竖向反应谱和水平向反应谱在卓越周期、特征周期、峰值的震荡周期跨度及下降段的衰减速率都存在较大的差异；V/H离散性较大,且在不同周期不同距离表现出完全不同的特征,而V/H的场地效应和上/下盘效应是由竖向和水平向地震动的场地效应和上/下盘效应的强弱不同造成的；加速度反应谱的V/H呈现出两个极值的“马鞍型”,但在不同距离具有不同的特征,近场最大极值出现在高频段（t<0.1 s）,而远场最大极值出现在低频段（t>1 s）.中国未来一段时间竖向地震动的研究到应用的过程一方面可以不断完善竖向设计反应谱,另一方面可以考虑利用V/H的关系求关键点的强度.     

随机有限断层法的俯冲带板内地震动模拟

为明确随机有限断层法在俯冲带板内地震动模拟中的适用性,以2021年日本千叶M_j6.1俯冲带板内地震为例,使用该方法模拟了震中范围100 km内25组KiK-net台站井上和井下记录,并分析了模拟与观测记录的频谱、持时、峰值和空间分布等地震动特征。结果表明:模拟与观测记录的5%阻尼比拟加速度反应谱（A_ps）在0.1~10 Hz频带范围内吻合较好；基于70%能量持时模型的模拟记录在强震动段和持时上与观测记录匹配良好；井上台模拟与观测记录的地表峰值加速度（A_pg）接近,且两者A_pg衰减特征基本一致；模拟和观测记录所得A_pg等值线相似。此外,将模拟和观测记录与现有日本俯冲带板内地震动衰减关系式（Zhao16）进行了比较,发现Zhao16的A_pg预测值普遍出现高估,其A_ps预测值在低频和高频分别出现一定程度的低估和高估,这可能与研究区域的盆地效应和软土层有关。研究结果为随机有限断层法模拟俯冲带板内地震动的适用性提供了依据,进而为探索将该方法应用于中国具有相似俯冲带构造的地区提供参考。     

基于CMAQ-MCM模型的长三角地区夏季臭氧和大气氧化性影响的研究

传统的空气质量模型多使用简化的光化学反应机制来模拟大气污染物的形成.这些机制主要基于烟雾箱实验拟合的反应速率和产物来模拟二次产物（如臭氧（O₃））前体物的氧化反应，具有一定的不确定性，导致模拟结果产生偏差.针对该问题，本研究将详细的大气化学机理（MCMv3.3.1）与美国国家环境保护局研制的第三代空气质量预报和评估系统CMAQ相结合（CMAQ-MCM），模拟研究长三角地区2015年8月27—9月5日臭氧高发时段的空气质量.CMAQ-MCM模型可以较好地模拟长三角地区6个代表城市O₃和其前体物随时间的变化趋势.对模拟的O₃日最大8 h平均浓度的统计分析表明，徐州表现最好（标准平均误差=-0.15，标准平均偏差=0.23）.在长三角地区，居民源对挥发性有机物（VOCs）的贡献最大，占39.08%，其次是交通运输（33.25%）和工业（25.56%）.能源对总VOCs的贡献最小，约为2.11%.对活性氧化氮（NO_y）的分析表明，其主要组分是NO_x（80%），其次是硝酸（HNO₃）（<10%）.O₃的空间分布与NO_y和NO_x非常相似.HCHO等其他氧化产物的分布与NO_x相似，这很可能是由于在高NO_x条件下VOCs氧化产生的产物.甲基乙烯基酮（MVK）和甲基丙烯醛（MACR）的空间分布与自然源VOCs （BVOCs）非常相似，表明长三角地区MVK和MACR主要由BVOCs氧化生成.长三角地区受到人为源和自然源排放相互作用的影响.     

负载型γ-Al2O3三维粒子电极的制备及其对氯霉素的降解

以γ-Al₂O₃为载体,将Ti和Sn两种元素进行负载制备负载型γ-Al₂O₃粒子电极,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线荧光光谱（XRF）、红外光谱（IR）对γ-Al₂O₃和负载型γ-Al₂O₃粒子电极进行表征。研究了电解时间对三维粒子电极法电催化氧化氯霉素的影响。采用初始浓度100 mg/L的CAP模拟废水,持续电解3 h后,制备的粒子电极通过三维电解对CAP去除率为72.8%,对TOC去除率低于3.7%,说明负载型γ-Al₂O₃粒子电极对氯霉素矿化作用较小。三维粒子电极对氯霉素的降解过程近似符合一级动力学方程,CAP初始浓度对去除率影响较小。粒子电极电催化氧化CAP的关键因素之一为·OH,外加叔丁醇对·OH进行清洗,相同条件下,氯霉素去除率降低至30%左右,表明氯霉素的降解是由阳极氧化和·OH间接氧化两种途径协同作用的。     

方向性脉冲型地震动对沉管隧道动力响应分析

为揭示地震动的脉冲效应对沉管隧道动力响应的影响,参考广州佛山沉管隧道建立了一个双向四车道沉管隧道动力分析有限元模型。动力有限元模型中引入了土体的非线性动力本构模型,通过在模型底部水平向输入地震动,对比分析了40组具有方向性效应脉冲型地震动(FD)及相应剔除速度脉冲后的无脉冲地震动(NP)作用下沉管隧道的地震响应。研究结果表明:(1)FD地震动相对于NP地震动对沉管隧道的响应更大(位移、加速度及应力);(2)随着地震动峰值速度(PGV)的增大,结构的响应也都呈现出增大的趋势,同时峰值速度影响系数R较大时,相对应的结构响应脉冲影响系数K也大,说明具有速度脉冲的地震动对结构的响应更大;(3)随着脉冲周期T_p的增大,结构响应的脉冲影响系数K都是先增后减,并且脉冲周期在结构第一自振周期附近区间时,结构响应都较大,说明脉冲型地震动的脉冲周期对沉管隧道的地震响应也有显著影响。     

非线性Mohr-Coulomb破坏准则下边坡可靠度上限

传统边坡可靠度分析往往在岩土参数服从线性Mohr-Coulomb（简称线性M-C）破坏准则的假设条件下进行,并且常常采用极限平衡法或有限元法计算安全系数。然而,岩土介质破坏准则具有一定的非线性。为能更加实际地描述岩土破坏机理和得到严格精确的解,基于非线性Mohr-Coulomb（简称非线性M-C）破坏准则,结合极限分析上限法和蒙特卡洛法,进行边坡可靠度上限分析。当非线性参数m=1时,与等效的线性M-C破坏准则进行对比计算,验证了方法的可行性。同时,将初始粘聚力、内摩擦角arctan（c₀/σ_t）和非线性参数作为随机变量且服从截断正态分布,进行了参数变异性和敏感性影响分析。研究表明：非线性M-C破坏准则下,边坡可靠度随初始粘聚力、内摩擦角arctan（c₀/σ_t）和非线性参数变异性的增大而减小;边坡可靠度随初始粘聚力和内摩擦角arctan（c₀/σ_t）的增大而增大,随非线性参数的增大而减小。     

基于瞬时输入能量的长周期结构最大位移反应推算

基于能量概念的抗震设计方法是改进目前常用结构抗震设计方法的重要途径之一.对于长周期结构,地震最大位移反应是结构抗震设计的控制因素.如何将结构地震能量反应与结构最大位移反应联系在一起是能量设计方法的关键问题.采用时程分析法,分析了单自由度弹塑性模型在强震作用下瞬时输入能量反应和变形反应的关系,根据长周期结构反应的特点,探讨由瞬时输入能量推算结构最大位移反应的近似方法.分析表明,长周期结构强震运动下的破坏趋于首次超越破坏,根据滞回曲线的特征,可以由最大瞬时输入能量推算结构最大位移反应.     

工程结构等强度位移比谱研究

在估计已知强度的现有结构在不同地震动强度下的最大弹塑性位移时,等强度位移比谱是十分准确有效的．本文利用大量的单自由度体系在不同强震记录作用下的弹塑性动力时程分析结果,对等强度位移比谱进行了较为详尽的研究,给出了四类场地条件(基岩、硬土、一般土和软土)上的平均等强度位移比谱,总结了对工程结构的抗震设计和研究具有重要意义的特征和规律,分析了场地条件、地震烈度、结构的屈服强度系数及周期等因素对等强度位移比谱的影响规律,得到了一些重要的结论,最后提出了新的拟合公式,其成果对抗震研究和设计具有较大的参考价值．     

工程结构等强度位移比谱影响因素分析

应用等强度位移比谱估计现有结构在不同地震动强度下的最大弹塑性位移是一种十分简单有效的方法．利用大量单自由度体系在不同强震记录作用下的弹塑性动力时程分析结果,分析讨论了场地条件、结构的屈服强度、周期及恢复力模型等因素对等强度位移比谱的影响规律,其中重点从定性到定量详尽研究了阻尼和恢复力模型的影响．结果表明：阻尼和恢复力模型对等强度位移比谱的影响,不但随场地的不同而不同,而且受屈服强度系数及单质点体系周期的影响较大;要精确考虑阻尼和恢复力模型对等强度位移比谱的影响,必须根据结构的场地条件、屈服强度系数及周期确定．最后,给出了阻尼和恢复力模型影响等强度位移比谱的修正公式．     

抗震结构的弹塑性位移谱

通过大量的数值计算 ,对反映单自由度体系弹塑性最大相对位移反应和弹性最大相对位移反应两者相互关系的弹塑性位移比谱进行了研究 ,得出了具有统计意义的弹塑性位移比均值谱 ,以期为结构弹塑性变形验算简化分析方法和以位移为基础的抗震设计新思路提供基础性研究数据及资料     

抗震结构非弹性位移比谱

为了更准确的使用位移比谱方法估计抗震结构的最大侧向非弹性位移,利用大量单自由度体系在地震记录作用下的时程分析结果给出了四种场地条件对应的平均非弹性位移比谱.得到了位移比谱的简化计算公式,并重点研究了恢复力模型对非弹性位移比谱的影响.结果表明恢复力模型的屈服后刚度对非弹性位移比谱影响显著,尤其当结构具有负刚度时,屈服后刚度的影响更趋明显.     

弹塑性屈服强度需求系数谱

为了更方便合理地计算地震力,利用单自由度(SDOF)体系弹塑性动力时程分析程序,对反向加载时刚度退化的修正克拉夫滞回模型,计算了四类场地下共370条地震波输入后的结构动力响应,给出了具有不同保证率的弹性强度系数ηe谱和地震力折减系数Rμ谱及其计算公式,分析表明这两种谱的特征周期不同.利用两者相除计算不同保证率的弹塑性屈服强度系数ηyμ谱,并与程序直接计算的弹塑性统计谱进行了比较.发现如果ηe谱和Rμ谱采用相同的特征周期TgR谱来归一化,得到的曲线与实际的ηyμ谱符合得不好,为此最后直接给出了采用加速度谱的特征周期Tga归一化的ηyμ谱.结果表明,四类场地的ηyμ谱变化趋势一致,当TTga时,ηyμ谱将随周期T指数下降.     

基于弹性网络回归的地震动参数排序与比选

为合理选取地震动参数以有效减小结构损伤预测的不确定性,基于弹性网络回归技术对多个地震动参数进行了比选。基于多种地震动参数以及大量单自由度（SDOF）模型的增量动力分析结果建立弹性网络回归模型,定义回归模型中回归系数值以及回归系数值为非零值的个数分别为地震动参数的敏感性系数和频数。基于地震动参数敏感性和频数分析结果对多种地震动参数进行排序,研究结构恢复力模型、地震动集和结构极限状态对地震动参数排序结果的影响。基于一座8层钢框架结构分析结果验证了基于弹性网络回归的地震动参数比选方法的有效性。结果表明:选取代表性的地震动参数加入最小二乘回归模型时,不同结构极限状态下回归分析中残差标准差显著减小。基于大量SDOF体系的地震动参数排序结果比选出了受地震动集、结构恢复力模型和结构极限状态影响较小的地震动参数。结果可为结构抗震能力预测用地震动参数的比选提供理论基础。     

等强度折减下延性结构的位移放大系数

为方便地由弹性位移计算最大弹塑性位移反应,对等强度折减的双折线弹塑性滞回模型的单自由度(SDOF)体系在地震作用下的弹塑性位移响应进行分析,得到不同标准化周期、场地类型、强度折减系数、阻尼比、后期刚度和二阶效应等不同参数组合的位移放大系数Cd2谱.结果表明,Cd2在固定周期处各强度折减系数所对应的数据点均服从对数正态分布;Cd2随着阻尼比(除短周期)的减小而减小,随着后期刚度的增大而减小;二阶效应的存在将导致Cd2显著增加.为分析不同滞回模型对Cd2的影响,又计算反向加载时刚度退化的修正克拉夫(MC)滞回模型、剪切滑移(SSP)和无任何耗能能力的双线性弹性(BIL)模型下的Cd2谱,与理想弹塑性(EPP)下的Cd2进行对比,发现EPP的Cd2在4类模型中是最小的.     

Dynamic response law about gravity retaining wall to seismic characteristics and earth fill properties

In order to find the dynamic response laws of retaining walls affected by certain earthquake loads, the influence of the seismic wave characteristics and sub-grade fill parameters (including the foundation surface slope) were focused on, and a series of tests were performed. The results show that the maximum stress of the retaining wall decreases as internal friction angle, foundation slope, filled soil cohesion and the biggest dynamic elastic modulus increase, while it increases with the seismic frequency and seismic input peak dropping. The addition value of dynamics earth pressure increases when seismic frequency and seismic input peak are reduced, while it decreases when the filled soil cohesion and internal friction angle rise. Meanwhile, dynamic elastic modulus and foundation slope have no obvious influences on addition value of dynamics earth pressure. The slope will be instable if the seismic input peak exceeds 0.5g and be disruptive if seismic frequency is larger than 2.5 Hz. The mid-lower parts of retaining walls are in most heavy and obvious response to these factors, which reveals the mechanism of “belly burst” in retaining wall that appears commonly in practical projects.