提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法

随着地震灾害的频发,高层建筑的抗地震与抗倒塌能力面临着新的要求与挑战,这就要求在高层建筑结构设计中,在保持结构强度与刚度要求的基础上,提升建筑结构的抗震性能与塑性能力,以实现对地震产生的能量进行有效吸收。文章围绕结构选型与布置等方面展开对高层建筑结构抗地震与抗倒塌能力设计思想与方法的论述。     

一种仿生谐波信号的分析

0引言动物声纳在恶劣捕食环境的具有卓越的性能,如大棕蝙蝠密集丛林中捕获到静止昆虫,瓶鼻海豚则能从泥沙中寻找到不同尺寸、形状的掩埋目标[1]。无庸置疑,回声定位动物在复杂环境下跟踪和捕食猎物的能力让人工声纳系统望尘莫及。研究表明,动物声纳之所以具有优势,一个主要原因就是其发声信号更加多样、复杂,其中蝙蝠利用多个谐波信号来对抗丛林等混响背景[2]。本文从波形分析的角度来探讨谐波信号在人工声纳的应用问题。     

减震设计与抗震设计RC框架结构抗地震倒塌能力对比

与传统抗震设计不同,结构的消能减震设计通过在结构上设置减震装置以消耗地震输入能量,达到减轻主体结构地震响应的目的,在满足相同的设计要求下,减震设计结构由于阻尼器的耗能作用,其截面尺寸或配筋较抗震设计结构有一定的优化。根据我国抗震规范,按传统抗震方法和消能减震方法分别设计了一组钢筋混凝土框架结构。采用基于动力增量时程分析方法的结构抗倒塌易损性分析流程,对不同设计方法所设计的框架结构的抗地震倒塌能力和抗倒塌安全储备进行了定量评价,并对计算结果进行了对比分析。根据分析结果提出了提高高烈度区减震设计框架结构抗倒塌能力的相关措施,并通过算例验证了所提措施的有效性。     

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。     

摇摆双层桥梁地震反应及抗倒塌能力分析

针对常规延性设计的现浇双层桥梁在地震损伤控制方面的不足,该文提出一种摇摆双层桥梁结构。采用拉格朗日方程和动量矩定理建立了可计算该类摇摆桥梁结构动力反应的刚体分析模型,分析了结构的地震反应,探讨了桥墩宽高比和桥墩尺寸参数等模型参数对其地震反应的影响,并采用脉冲近场地震动数学模型Ricker小波对结构的抗倒塌能力进行了定性和定量的分析。研究结果表明:在横桥向地震作用下,采用工程实际尺寸的摇摆双层桥梁结构在E2地震水准下未发生倒塌且上层结构未见塑性损伤;与远场地震相比,脉冲近场地震更易使结构发生倒塌;给出了结构在Ricker小波作用下的倒塌加速度谱和倒塌模式,结构抗倒塌能力随着桥墩宽高比和桥墩尺寸参数的增大而显著提高。     

基于Pushover分析的钢筋混凝土框架结构抗侧向倒塌能力评定

建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因,如何合理评定建筑物的抗倒塌能力是结构抗倒塌设计的前提条件,也是对现有结构进行抗震性能鉴定与加固的基础。该文提出采用结构整体抗震性能系数作为结构整体抗侧向倒塌能力的定量评定指标,以一榀严格按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构为例,采用Pushover分析方法对其进行侧向增量倒塌分析,通过结构的失效模式来识别结构的破坏过程,得到了结构超强系数、延性系数、延性折减系数、反应修正系数以及位移放大系数,分析中考虑了不同侧向力分布形式、梁柱线刚度比、柱端弯矩增大系数(COF)对结构抗倒塌能力的影响。研究结果表明:通过结构整体抗震性能系数可以对结构整体抗倒塌能力进行定量评估,可以实现结构延性与承载力的双重控制。     

一种面向声兼容设计的主动声呐发射波形优化方法

针对多部舰载主动声呐同时工作时产生的声兼容问题,在现有波形设计方法的基础上,文章提出一种综合考虑特定频带功率谱和自相关旁瓣级的波形设计方法。波形设计时以舰载平台不同主动声呐工作频段作为先验知识,利用基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)的相位编码阻带循环算法(Stop Cyclic Algorithm-New, SCAN),综合考虑发射波形的功率谱和自相关旁瓣,引入惩罚函数,设计出一种同时兼顾特定频段功率谱陷波和相关旁瓣的发射波形。计算机仿真结果表明,SCAN 算法设计后的发射波形可根据实际工作需求,通过对惩罚函数权重因子的控制,来实现对主动声呐发射波形任意工作频段功率谱抑制或发射波形自相关旁瓣的降低,从而有效减小舰载平台多部主动声呐同时工作产生的相互干扰。     

一种共形阵主动声纳空时自适应混响抑制方法

运用平台自身运动补偿技术无法完全消除由空域锥角引起的多普勒扩展,因此影响主动声纳探测性能。因此为了提高鱼雷共形阵主动声纳混响抑制能力,文中对空时二维自适应抑制混响方法进行了研究,并分析了混响多普勒频率与空域锥角余弦存在特定关系,在此基础上进一步研究了以多普勒处理为基础的空时降维自适应处理方法(时空级联处理方法)在主动声自导鱼雷中的应用。仿真研究表明:时空级联处理方法在处理性能接近最优处理,同时,处理速度明显快于最优处理。因此,在鱼雷中远程主动自导中,空时二维自适应混响抑制方法具有研究价值。     

预白化与小波变换联合的混响抑制方法研究

针对主动声呐在强混响背景下匹配滤波器检测性能不理想的问题,提出了将预白化与小波变换联合处理方法.首先将混响预白化处理,然后通过小波变换将混响和回波信号分解到不同的尺度空间下,在尺度空间进行阈值量化处理,对有用的信号成分进行数据重构,最后利用重构的数据进行匹配滤波处理,使得混响被有效抑制,改善检测性能.仿真和试验数据处理...     

探测高速小目标的声纳信号波形设计

针对用主动声纳探测水下高速运动的小目标存在的主要干扰,海面,海底混响和接收信号的起伏,讨论了宜采用的声纳信号形式,在混响信道中,对高多普勒目标采用加窗的长ＣＷ脉冲是合适的,而根据多途信道中回波存在的起伏的特点,需要采用多频脉冲,最后给出了用探测高速小目标的声纳最佳发射信号形式和频率编码方案。     

混响的感知及其评价

回顾了近年来国内外关于混响的主观感知和客观评价方面的研究,着重总结了声能衰变的时间特性、空间特性、频率特性以及听音信号强度等因素对混响感知的影响。     

混响背景下主动声纳接收信号的可分离性探讨

混响背景下主动声纳的接收信号是否具有可分离性是盲分离在主动声纳抗混响中获得应用的前提条件。在建立混响背景下的接收信号模型的基础上,通过模型中源信号间相关性的分析,提出了一种接收信号是否具有可分离性的判断准则：在绝大多数时延条件下相关系数很小的发射信号,其混响背景下的接收信号具有可分离性。通过主动声纳的两种发射信号（CW和LFM）的仿真和海试实验研究对这一准则的可行性进行了检验。对于符合可分离性判断准则LFM信号,实验结果验证了其混响背景下接收信号的可分离性。     

圆柱阵主动声纳空时混响仿真及空时特性分析

经典的单元散射模型混响仿真方法无法应用于主动声纳空时自适应处理（space-time adaptive processing,STAP）算法研究。提出了一种基于单元散射模型的适合主动声纳STAP算法研究的圆柱阵混响仿真方法。根据声纳发射信号的距离和多普勒分辨力将海洋空间划分成若干个散射单元,将每个散射单元对各个通道混响的贡献在时域分别进行求和,得到各个通道的混响时间序列。仿真综合考虑了多种影响混响的因素,包括发射信号的参数、声呐平台的运动、海洋环境等。对仿真结果的空时特性进行了分析,结果表明仿真数据能够满足STAP算法研究的需要。     

探测尾流自导鱼雷主动声呐的波形设计

为了实现对不同速度尾流自导鱼雷的稳定探测,建立尾流自导鱼雷典型弹道模型,对运动平台主动声呐混响和鱼雷目标回波的多普勒特性进行分析。研究结果表明对于探测尾流自导鱼雷的主动声呐来说,当鱼雷速度小于2倍平台速度时目标多普勒较小且不稳定,仅依靠多普勒滤波难以完全避开混响干扰并实现稳定探测。提出使用宽带多普勒敏感信号与CW信号的组合形式来探测尾流自导鱼雷。仿真给出了组合信号的距离、速度分辨力和混响抑制能力,证明了其性能良好。     

相位编码信号声学多普勒测流中的波形参数优化方法

针对相位编码声学多普勒测流中发射信号参数固定引起的适应性不强的问题,在基于信号模糊函数及其模的二阶导数的基础上,提出了两种根据测量需求和环境条件调整发射信号波形参数的优化方法,它们是分层精度约束下取得最佳速度估计精度的波形参数优化方法以及测速精度约束下实现最细分层厚度的波形参数优化方法,分别给出了参数优化的原理和具体的操作步骤。理论分析和实验数据分析结果均表明,相对于缺省参数信号,优化参数方法得到的信号具有明显的性能优势,且优化程度与理论预测基本相符。     

国内大剧院混响时间及相关参量特性分析

近20年来国内建成了大量的剧院,对于这些剧院整体上的混响时间特性规律,目前国内仍缺乏类似相关的研究.文章统计了国内50个1 200座以上的典型大剧院,根据实测数据分析了国内剧院混响时间的大小分布及混响时间与早期衰变时间、清晰度与明晰度、观众厅体积等参数的相关性规律;研究发现国内大剧院混响时间较世界上同等规模的国外歌剧院...