局部场地对地震动的影响研究进展

结合实例说明了局部场地对地震动有着显著影响,从解析方法和数值方法两个方面总结了近年来局部场地对地震动的影响研究进展,并指出了现在存在的问题及研究的方向,以促进地震动的研究。     

基于钻孔脉动孔内参考点谱比法分析土层放大效应

改进了相对参考点谱比法[1],提出孔内参考点谱比法,拟定了新的钻孔脉动测试方案。利用自主研发的BMT-Ⅰ型和BMT-Ⅱ型钻孔脉动测试设备进行了钻孔脉动测试。采用两设备同时测得不同钻孔的脉动信号,对地表脉动信号及不同深度钻孔脉动数据进行了相对谱比分析。根据谱比曲线图像特性,分析出在3 Hz～5 Hz频带区间的谱比值趋于定值,该值与单孔法剪切波速层间时差相符,可作为估计场地放大效应的重要因素。     

近场脉冲型地震动位移比谱特征研究

非弹性位移比谱是估计工程结构非弹性位移一种简单而有效的方法.以大量的地震动记录为基础,研究近场脉冲型地震动位移比谱的特征,同时考察场地条件、峰值地面速度与峰值地面加速度比(PGV/PGA)、峰值地面速度(PGV)和最大增量速度(MIV)对近场地震动位移比谱的影响.结果表明近场地震动的脉冲作用在0.2～1.5 s的周期段对位移比谱的影响最大,在此周期段,位移比谱增大了近20%左右;在其他周期段,近场地震动的脉冲作用对位移比谱的影响不明显.通过研究不同地震动参数对近场位移比谱的影响发现,峰值地面速度与峰值地面加速度比(PGV/PGA)是影响近场地震动位移比谱最大的参数,场地条件对近场地震动位移比谱的影响不大.     

高层建筑钢结构在多维地震动输入作用下的反应

本文首先建立了非对称建筑结构在二维水平地震动作用下的一般性振型分解方法,探讨了利用反应谱法计算二维水平地震动作用下地震效应所需要解决的问题。通过时程分析法,对大量的工程算例分别进行了一维水平地震动和二维水平地震动作用下的数值计算,同时对结构在不同情况下的地震效应最大值相互之间的比例关系进行了统计,探讨了利用相互垂直单向地震作用效应的组合来代替双向地震作用效应的可行性,并将此推广至反应谱法中。文章最后提出了一个二维水平地震动作用下的地震效应的反应谱计算方法,供工程设计参考。     

基于观测记录的大阪盆地放大效应的研究

本文采用大阪盆地模型结构,选用传统谱比法作为研究方法,考虑盆地内地形的影响,得出5％阻尼下盆地放大倍数与不同覆盖层厚度之间的相关性.考虑的因素包含周期、覆盖层厚度以及震源位于盆地内外的位置.震源位于盆地中的地震,震源与台站被表示为具有一致性的位置(CBL),震源位于盆地外,震源与台站不一致的位置(DBL)不仅有所区别,...     

长周期地震动作用下结构的弹塑性地震反应分析

高层(超高层)建筑自振周期长,在进行抗震设计和验算时,有必要利用长周期强震动进行分析,而目前可靠的长周期强震动记录数据很少。利用几条地震波对多层和高层结构应用时程法(Wilsonθ法)进行分析。结果表明,长周期地震动作用下,高层结构的动力系数随楼层的增高而增大。     

层状半空间中洞室群对地震动的时域放大作用

采用间接边界元法和频域变换方法研究了层状半空间中洞室群对地震动的出平面时域放大作用,并以天津地区典型场地为例分析了洞室间距和入射地震动频谱对放大作用的影响。研究表明,洞室群对地震动的放大作用非常大,与自由场相比,地表加速度峰值放大32.1%,地表加速度反应谱峰值放大85.2%,洞室群对地震动的频谱也有明显影响;洞室间距越小,洞室之间的相互影响越大,对地震动的放大作用越大。研究对于地铁沿线设计地震动的估计具有参考价值。     

易液化深厚覆盖层地震动放大效应台阵观测与分析

基于美国加州Caltrans/CDMG的两个井下台阵加速度记录,从时域和频域分析了百米级易液化深厚覆盖层在不同地震下的地震动放大效应,揭示了地震动从基岩向覆盖层传播的4个重要特征:(1)加速度放大效应受土层深度影响,近地表20~30 m以内放大效应突出;(2)地震动三分量的放大效应具有方向性,水平向与竖向地震动放大效应差异显著;(3)基岩加速度呈现"小震放大、大震衰减"的规律;(4)加速度放大规律与频率相关,深厚覆盖层放大频带较宽。初步分析了造成上述放大效应的可能原因。在此基础上,基于平面波动假设提出了考虑层间波阻抗比放大和传播路径衰减的深厚覆盖层加速度放大效应简化函数,改进了1/4波长法的参数取值,并结合自由表面效应,对前述台阵记录的放大效应进行了估算,发现无论时域还是频域,预测结果与实际观测都较接近。本文研究成果可为深厚覆盖层液化判别和抗震设计的加速度选取提供理论依据和简化分析方法。     

基于EPA的地震动记录调整方法及应用实例

现行《地震动参数区划图》(GB 18306—2015)明确采用的是地震动峰值加速度PGA,而《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中由设计反应谱演化而来的结构时程分析峰值加速度建议值实质上为有效峰值加速度EPA,两者概念不同,容易混淆。分析了PGA与EPA的物理含义、关系与区别及其与设计反应谱的关系。指出结构动力时程分析所用地震动记录调整应基于EPA而非PGA,并给出相应流程。对基于EPA地震动记录调整方法的优缺点进行分析,提出一种与地震动记录特性相适应的分段EPA地震动调整方法,并应用于某588m高地标建筑的时程分析中,取得良好的效果。     

土层条件对基岩反应谱放大效应的研究

选择了福州盆地二类场地和三类场地内不同土层厚度的10个钻孔,根据福州市地震危险性分析结果,用三角级数迭加法合成50年超越概率10%的基岩地震动3条,将其调幅后输入上述10个代表性钻孔中,得到不同峰值输入下、不同土层厚度土层的反应谱放大倍数(土层地表反应谱除以基岩地表反应谱)。     

基于天际线查询的最不利地震动选取方法研究

基于天际线查询的最不利地震动选取方法,用于重要结构的弹塑性时程分析。首先,介绍了天际线的概念和天际线查询算法;其次,提出基于天际线查询的最不利地震动选取方法,并提出了能综合反映地震动对特定结构破坏力的五维向量式地震动强度指标来定义地震动的支配关系。然后,以3个剪切层模型为例说明选波步骤,算例模型在天际线子集输入下的地震响应验证了该方法和向量式地震动强度指标筛选最不利地震动的有效性。最后,通过对地震动反应谱形状的分析,以及天际线查询的最不利地震动选取方法与其他最不利地震动选取方法的比较,进一步验证了天际线查询的最不利地震动选取方法能够有效筛选出对特定结构具有高破坏力的小样本地震动集合。     

基岩地形对地震动影响研究

在理论分析基础上,采用谱元法研究了基岩地形变化对地震动的影响。结果表明:1基岩面上地震动强度大小与基岩面的产状、地震波入射方向等因素相关。地震波入射方向越接近基岩面切线方向,基岩面上地震动强度越小;越接近基岩面法线方向,则越大。2基岩凸起地形的存在,导致与凸起区相对应地表处的地震动强度减弱,形成地震动强度相对减弱区;基岩凹陷地形的存在,导致与凹陷区域相对应地表处的地震动强度增强,形成地震动强度相对增强区。3基岩地形陡度不同,地震动强度相对变化区不同。基岩凸起地形作用下,地震动强度相对减弱区是基岩凸起区的1.13~1.69倍,具有随陡度增大而逐渐增大的趋势;基岩凹陷地形作用下,地震动强度相对增强区是基岩凹陷区的0.5~1倍,具有随陡度增大而逐渐减小的趋势。4覆盖层厚度不同,地震动强度相对变化区也不同。基岩凸起地形作用下,地震动强度相对减弱区与基岩凸起区的比值具有随覆盖层厚度增大而逐渐增大的趋势;基岩凹陷地形作用下,地震动强度相对增强区与基岩凹陷区的比值具有随覆盖层厚度增大而逐渐减小的趋势。     

软弱地基浅埋隧洞对场地设计地震动的影响

针对南京地铁建设的实际背景和南京软弱地基的特点,以某典型软弱地基浅埋隧洞为研究对象,对该软弱场地土的动参数进行了室内外试验研究,给出了各类土的剪切模量比G/Gmax和阻尼比与剪应变幅值之间的关系曲线及各土层的剪切波速;λγ同时,采用等效线性化模型描述土的非线性性能,考虑地基土与地下浅埋隧洞动力相互作用的影响,采用二维有限元整体分析法对软弱地基浅埋隧洞开挖引起的场地地震效应的变化进行了数值模拟。计算结果表明与自由场的地震效应相比,浅埋隧洞对所处场地的地震效应有很大的影响,本文初步给出了这种影响的范围和影响的程度,以及开挖浅埋隧洞所引起的场地地震效应的一些变化规律,为确定地铁附近已建或新建建筑的设计地震动参数提供了参考依据;浅埋隧洞开挖对软弱场地设计地震动参数的影响应引起工程界足够的重视。     

高层结构在长周期地震动作用下的弹塑性响应

选取三条具有显著长周期特性的地震波,进行频谱特性分析,此后作为地震动时程输入,对高层结构进行基于材料本构的弹塑性时程分析,并与普通地震波作用下的结果进行对比研究。结果显示,高层结构在长周期地震作用下的基底剪力、层间位移都大于普通地震波的作用。     

地震动记录选择与调整对RC框架结构地震响应影响研究

合理的地震动记录选择与调整是影响结构非线性时程分析结果可靠度的重要因素之一。选择7组地震动记录分别运用谱匹配方法和按结构基本周期对应谱加速度Sa(T1)调整方法进行调整,并分别对5层和11层钢筋混凝土平面框架输入调整后的地震动记录,进行单一强度水准下的非线性时程分析,提取结构最大层间位移角和最大残余层间位移角为工程需求参数进行了离散性分析和偏差研究。分析结果表明,选择合理的地震动记录进行调整和对目标谱的匹配可以减小结构地震响应分析结果的离散性,且响应分析结果不会出现较大程度的偏差|相同强度Sa(T1)下,结构地震响应分析结果随条件谱谱形参数ε的增大而减小。     

近断层竖向地震动特征统计分析

为研究近断层地区的竖向地震动特性,基于环太平洋地震工程研究中心(PEER)数据库选取890组强地震动,研究了地震动竖向与水平加速度分量峰值比a_V/a_H与矩震级、断层距、场地条件和断层类型的统计规律,给出近断层竖向加速度与水平加速度峰值比a_V/a_H的合理取值。采用基于能量的识别方法判定近断层地震动是否包含脉冲,分别研究竖向脉冲和水平脉冲参数与地震参数关系并对比了竖向脉冲和水平脉冲的速度峰值及周期的衰减关系。结果表明:近断层区域竖向加速度与水平加速度峰值比a_V/a_H受地震参数影响,规范建议值2/3会低估近断层竖向地震;相比较于水平脉冲,竖向脉冲数量少且分布范围小,水平脉冲和竖向脉冲的峰值、周期也存在差异。     

远场大地震作用下深软场地设计地震动参数研究

针对苏州城区典型地层剖面，建立大尺度深软场地的二维精细化非线性有限元分析模型，研究了大地震远场地震动作用于深软场地的设计地震动参数。结果表明：①大地震远场地震动作用时的深软场地地表地震动峰值加速度（PGA）明显大于人工波作用时的地表PGA，输入地震动特性、土介质的横向不均匀性及其非线性，使不同地表位置的PGA存在明显的变异性；②深软场地的地表设计地震动参数α_max，β_max和T_g值远远大于现行国家规范或标准的取值，且β_max随地震动水平的提高而增大；③沿土层深度的PGA折减系数，对深度5 m以浅土层可取1，对深度35 m以深土层可取0.65，对中间深度土层可线性内插；④苏州深软场地土的最大剪应变幅值出现在土层深度10 m附近的窄带区域内，且中震、大震水平时，深度10～20 m的土介质处于弹塑性变形到大变形的过渡阶段，对该深度的地下结构，尤其是细长地下结构的抗震不利。对于类似苏州城区的深软场地，应充分考虑远场大地震效应的影响。