基于设计地震分组的反应谱平台值研究

利用搜集整理的1933~2015年美国西部地区166个有详细钻孔资料台站场地上的1237条水平方向强震记录,按照我国建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)中反应谱的形式,对强震记录的加速度反应谱进行了拟合,提取了反应谱的平台值和特征周期。在地震动强度分区内以特征周期为界来划分设计地震分组,讨论了设计地震分组对反应谱平台值的影响。研究结果表明,应考虑场地类别对反应谱平台值αmax的影响,验证了按设计地震分组研究反应谱平台值αmax的可行性,并给出了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地上各设计地震分组内的反应谱平台值αmax。     

规范反应谱长周期部分修正方法的探讨

为将反应谱方法应用于长周期大跨度桥梁结构的抗震设计,本文探讨了对现有公路工程抗震设计规范中地震反应谱的长周期段进行修正的方法.数字化强震记录反应谱的计算结果表明,地震动水平分量的位移反应谱可以有一个明显的峰点.同时当周期无限长时,地震动相对位移反应谱应等于地面运动位移最大值.以此为基础,增加了表达长周期地震动反应谱特性的参数.经过修正和补充的规范化反应谱可用于长周期大跨度桥梁结构的抗震设计.     

基于强震记录的统计分析及非定常反应谱研究

强震观测是地震工程学的基础。在汶川地震中,全国的强震观测台站记录下了许多的强震记录,给强震记录分析提供了很好的数据基础。地震反应谱理论是对加速度记录特性进行深入研究分析后而取得的一个重要成果,是结构抗震分析的主要方法。然而传统反应谱理论中结构地震反应最大值仅仅是周期的函数,没有考虑持时要素对反应谱的影响。鉴于此,提出非定常反应谱的概念,它是在常规反应谱的基础之上引入时间因素,将地震动分段来研究,充分表现出反应谱的时变特性。最后以汶川地震强震记录为背景提出两种方法研究持时要素对反应谱的影响。     

关于工民建抗震设计反应谱修订的几点介绍(上)

<正> 一、引言我国较早的抗震规范采用地震反应谱做为设计依据当推1964年《地震区建筑设计规范》(草案)。当时中国科学院工程力学研究所刘恢先教授和周锡元、陈达生等同志基于苏联麦德维杰夫对场地的地震影响采用烈度调整的方法,并在豪斯纳和麦德维杰夫提出平均反应谱概念的基础上,利用场地划分以反映不同场地上频谱特征的差异。1974年在制定《工业与民用建筑抗震设计规范》(试行)时,陈达生等依据我国、美国及日本等国的强震资料,对抗震设计反应谱特征做了深入的研究分析,建议将场地划分为三类,并给出相应的标准反应谱,这一成果为规范(TJ11-74)所采用。1974年以来,国内外强震观测有了很大的发展,中国科学院工程力学研究所等单位在海城、唐山、松潘和龙陵等地震时取得了大量强余震和主震记录。其中1976年松潘地     

基于能力谱法导管架平台抗震性能评估

针对现行海洋平台抗震规范无法考虑平台结构弹塑性抗震性能及地震失效机制问题,提出基于能力谱法海洋平台抗震性能评估方法,获得平台结构抗震性能及失效模式,解决强震作用下海洋平台结构弹/塑性抗震评估技术难题。基于规范推荐地震弹性设计谱,采用折减系数建立弹/塑性反应谱,结合渤海某导管架平台,采用能力谱法进行弹/塑性抗震性能评估。结果表明:能力谱法计算简便,对于以第1阶振型为主导地震响应的平台结构具有较好的精度;采用能力谱法评估地震惯性载荷时须考虑其高度效应,可采用倒三角或高度等效加载方式;桩基失效是平台结构地震作用下主要失效模式,平台抗震设计时应保证桩腿具有足够强度和入泥深度,避免强震作用下桩基失效而导致平台结构整体倾覆。     

我国抗震设计规范设计反应谱及谱阻尼折减系数研究

在标准加速度反应谱基础上,研究并建立符合强震反应谱统计特征的谱阻尼折减系数是建立长周期、大阻尼比反应谱的一种实用方法。首先研究总结强震反应谱的统计特征,据此对我国建筑物、构筑物、核电厂、公路桥梁、工业企业电气设备等结构的抗震设计规范反应谱及谱阻尼折减系数的合理性进行定性研究,对已有改进抗震规范谱方案的合理性进行分析。结果表明：周期10 s内的相对位移反应谱值和相对速度反应谱值随阻尼比增大而减小,而绝对加速度反应谱值随阻尼比增大既可能增大也可能减小;我国各类结构抗震设计规范谱阻尼折减系数计算方案不甚合理;对规范谱及由有关学者提出的改进方案谱进行转换仅能得到适用范围有限的拟相对位移反应谱。     

国内外铁路桥梁抗震设计比较

通过对美国及我国铁路桥梁结构抗震设计规范中反应谱参数及反应谱的取值问题的综合比较,指出我国铁路工程抗震设计反应谱存在的部分不足,对我国铁路工程抗震设计规范的修订有一定参考价值。     

对我国现行抗震规范反应谱若干概念的探讨

在使用规范反应谱时常将绝对加速度谱、拟加速度谱、伪加速度谱概念等同或者混乱使用,尤其对于大阻尼比且长周期的结构,采用"拟谱关系"能够获得相应谱的谱值却换算不了相应谱的频谱特性。也有认为利用"拟谱关系"所导出的相对位移谱不符合结构动力学原理及强震反应谱统计特征。基于此,对我国现行抗震规范地震反应谱所涉及到的绝对加速度反应谱、伪加速度反应谱和拟反应谱等作了较为详细的对比,重点阐明了伪谱与拟谱,绝对加速度谱与伪加速度谱在概念上的区别与联系。鉴于我国现行《建筑抗震设计规范》反应谱是由绝对加速度反应谱标定,利用"拟谱关系"仅是一种数值近似手段,并不具有频谱特性的转换功能,分析了绝对加速度反应谱和伪加速度反应谱在抗震设计过程中的差异。基于绝对加速度反应谱进行标定的规范反应谱,总结了其在目前建筑结构抗震设计中所存在的问题,尤其是在针对超高层结构消能减震结构分析中存在不足:长周期且大阻尼比结构所受设计地震作用与其弹性内力相比明显偏大,设计偏保守;用"拟谱关系"所得换算谱的频谱特性混乱且用于设计缺乏可靠性验证。为此,提出了应分类构建反应谱的建议。     

Probe into several important concepts in Chinese current seismic response spectra

在使用规范反应谱时常将绝对加速度谱、拟加速度谱、伪加速度谱概念等同或者混乱使用,尤其对于大阻尼比且长周期的结构,采用“拟谱关系”能够获得相应谱的谱值却换算不了相应谱的频谱特性。也有认为利用“拟谱关系” 所导出的相对位移谱不符合结构动力学原理及强震反应谱统计特征。基于此,对我国现行抗震规范地震反应谱所涉及到的绝对加速度反应谱、伪加速度反应谱和拟反应谱等作了较为详细的对比,重点阐明了伪谱与拟谱,绝对加速度谱与伪加速度谱在概念上的区别与联系。鉴于我国现行《建筑抗震设计规范》反应谱是由绝对加速度反应谱标定,利用“拟谱关系”仅是一种数值近似手段,并不具有频谱特性的转换功能,分析了绝对加速度反应谱和伪加速度反应谱在抗震设计过程中的差异。基于绝对加速度反应谱进行标定的规范反应谱,总结了其在目前建筑结构抗震设计中所存在的问题,尤其是在针对超高层结构消能减震结构分析中存在不足：长周期且大阻尼比结构所受设计地震作用与其弹性内力相比明显偏大,设计偏保守;用“拟谱关系”所得换算谱的频谱特性混乱且用于设计缺乏可靠性验证。为此,提出了应分类构建反应谱的建议。     

地震动输入能量谱的研究

现有的抗震设计理论,大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论最大的缺陷是无法反映地震动持时的影响,而以地震动能量作为设计参数时,就能弥补现有抗震理论的不足。本文按照反应谱理论的思路建立了线性单自由度体系的地震动输入能量谱。研究发现,输入能量谱对体系的阻尼比不敏感,地震波峰值速度与峰值加速度比值(V/A)和强震持时(Δt)对谱形的影响较大,体系的输入能量与地震波的峰值平方成正比,根据分析结果,本文提出了线性单自由度体系输入能量谱的简化计算方法,方法较为简便,计算结果偏安全。     

考虑场地类别的基础隔震结构弹塑性加速度反应谱

弹塑性反应谱是基于性能抗震设计理论中的基础性课题之一,而场地条件对反应谱的影响情况,以及如何确定场地影响在规范设计反应谱中的体现形式,是目前工程抗震领域研究和讨论的热点问题。本文将三种场地类别上的1217条强震记录,按照场地条件和地震动峰值加速度分为21组,对两自由度体系的基础隔震结构简化模型作弹塑性时程分析,研究场地类别对基础隔震结构弹塑性加速度反应谱的影响。研究表明,结构的加速度响应依赖于场地类别,在基础隔震结构的自振周期范围内,结构的弹塑性加速度反应谱的谱值随场地土变软而增大。采用平均化的方式研究了反应谱的特性,运用分段线性拟合的方法,建立了与场地类别相对应的基础隔震结构弹塑性加速度反应谱公式,并通过算例验证了该公式的准确性,可将其用于基础隔震结构的抗震设计中。     

持续强震作用下RC框架结构振动台试验研究

持续强震作用对结构破坏作用较强,是造成2008年汶川地震中大量房屋结构破坏的主要原因之一。为研究房屋结构在持续强震作用下的结构反应特征,设计和制作了12层RC框架结构模型,并对其开展了三次模拟地震振动台试验,研究结果表明：结构在相同地震波持续强震作用下,对这种激励波的反应强度逐渐降低,并趋于稳定;当采用其他地震波对模型结构进行激励时,结构对不同地震波的反应明显增大,结构地震反应剧烈并增长迅速。根据试验研究结果,提出结构抗震稳健性的概念,对结构抗震稳健性的机理进行了探讨,并提出了结构抗震稳健性概念性计算方法,建议加强结构的抗震稳健性研究,以提高房屋结构在持续强震作用下的安全性。     

我国2000年抗震设计模式规范展望

对现行（建筑抗震设计规范）（ＧＢＪ１１—８９）的主要特点和存在问题作了评论，提出了编制我国２０００年抗震设计模式规范的初步设想和若干重要研究课题：对地震危险方面的研究，实现由烈度向地震动参数区划的过渡，按重现期或超越概率重新定义地震危险水平；提出以结构性能为基础的抗震设防标准，定义不同结构的性能目标；对现行抗震设计反应谱的缺点加以改进，考虑长周期谱成分和近场强震效应，采用能量谱和位移谱、损伤谱等；将能量方法实用化，引进地震动持时等；对结构抗震计算方法加以改进；以结构位移或构件及节点的应变为主要参数，建立结构损坏和倒塌的标准等等。     

适用于我国抗震设计规范的天然强震记录选取

随着国内外强震记录的积累和结构时程分析的广泛应用,抗震设计中强震记录的选取作为重要的基础性工作受到广泛关注。以我国现行建筑抗震设计规范中的天然强震记录选取为研究对象,基于美国PEER的NGA-West1数据库和我国数字强震台网2007—2015年强震记录数据建立备选数据库,对地震信息筛选条件以及调幅系数区间做了分别研究,提出了利用全周期段匹配结果进行权重函数优化,整理总结了一套系统的包含地震信息筛选、调幅匹配以及筛选验证的完整强震记录选取流程,并选用12层和3层典型平面混凝土框架对不同记录选取方案做了数值模拟验证,采用ATC-63推荐的远场数据集(44条)拟合了该结构的最大层间位移角预测模型,对比抗震设防烈度为7、8度设计目标谱工况下不同强震记录选取方案的数值分析结果,证明全周期段优化权重匹配记录选取方案数值模拟结果与预测响应具有较好一致性,且离散性要优于传统记录选取方案。最后针对常用的7度、8度以及9度罕遇地震作用下的Ⅱ类场地,对应于我国抗震规范目标谱给出了供工程、科研人员参考选用的记录数据集。     

随机地震反应谱的统计分析

本文基于118个地面强震记录水平面内每一方向的峰速度、峰加速度和阻尼比分别为0、2％、5％、10％、20％的绝对加速度反应谱数据,用每个记录的平均峰速度和平均峰加速度分别标定了相应的五种阻尼比的平均设计反应谱,统计了其动力系数的标准差,其结果可供重大工程抗震设计和地震地面运动小区划工作参考使用。在此基础上,利用作者建议的同时考虑房屋层数和场地类别时由地震烈度转换的地面峰加速度和峰速度得到平均设计反应谱,给出了相应的标准差,该结果可供一般工程抗震设计参考使用。     

基于中国规范的近断层区抗震设计谱研究

采用211条脉冲型地震动计算得到了保证率分别为50%(平均谱)和84%(平均谱+1倍标准差谱)的近断层地震动反应谱,将得到的反应谱与GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中推荐的近断层区设计谱进行了比较。结果表明,我国抗震规范中针对近断层区给出的设计谱幅值调整方法不能保证近断层区的结构具有足够的安全性,表现为调整后的设计谱值在某些周期段上仍小于实际的近断层地震动反应谱值。根据比较结果,提出了基于我国抗震规范设计谱形式的近断层区抗震设计谱修正方法,通过提高设计谱幅值和限制特征周期最小值来实现修正,将我国抗震规范中的设计谱幅值增大1.5倍、特征周期下限取0.75s(多遇地震)和0.80s(罕遇地震),所提的近断层区抗震设计谱,保证率可达到84%。所提出的抗震设计谱及变形验算的设计建议简单且易于在工程中使用,研究结果可为近断层区的结构抗震设计提供参考。     

美国建筑结构设计抗震规范的研究

论文对美国建筑规范IBC2006和建筑设计荷载规范ASCE7-10的建筑结构抗震设计条文进行了研究,理清了美国建筑结构的抗震设计思路,并对地震动参数、建筑场地类别、设计反应谱加速度参数、地震力计算方法、结构抗震体系和地震反应修正系数R等概念和取值进行了研究。     

基于云南省强震记录的结构设计反应谱研究

云南地震频发,是全国震害最为严重的省份之一,为了降低地震灾害,近年来云南省大力推广建筑减隔震技术。为了研究适用于云南地区的结构设计反应谱,通过云南地震局收集了自2007年以来云南地区的强震记录共2000余条,对不同场地类别、震级和震中距的强震记录做了分类。通过最小二乘法标定得到了不同场地和设计分组下的场地反应谱,结果显示云南地区反应谱动力放大系数、衰减指数和阻尼调整系数与场地类别没有明显相关性;建议将云南地区反应谱特征周期取值在建筑抗震设计规范的基础上增加0. 06s。拟合了不同阻尼比下的衰减指数和DRF谱均值得到衰减指数公式和阻尼调整系数公式。     

太原地区反应谱放大系数的统计分析

反应谱理论是地震工程学发展的重要理论之一,在抗震设计中广泛采用,合理地确定反应谱特征值才能够真实表达地震动的特性。结合收集到的2016年太原市清徐地震强震记录资料和台站附近场地钻孔资料,将生成的加速度谱转化为标准反应谱,依照场地类别和震中距对太原地区的反应谱放大系数βmax进行统计分析。结果显示虽然个别场地上的反应谱放大系数离散性偏大,但平均特性表现较好,与整体趋势保持一致。在此研究基础上,结合实际工作与前人的研究,建议太原地区的反应谱放大系数值为2. 5。     

重大工程抗震设计中实际强震记录的选用研究

时程分析法是进行结构抗震计算的方法之一，《建筑抗震设计规范（GB50011-2001）》要求：在采用时程分析法时，要选用不少于两组的实际强震记录。挑选相匹配的实际强震记录对抗震设计有着重要意义。本文着重讨论了在采用时程分析方法时，实际强震记录选取的原则、方法，并以中央电视台新址实际强震记录选取为例，对在实际强震记录选取过程中对选取结果较敏感的震级、震中距、峰值加速度、谱形特征等因素进行了探讨。