条件均值谱选取记录的结构抗倒塌易损性分析

以抗倒塌易损性分析方法中的强震记录选取环节为研究对象,为了更好体现不同场址的地震动危险性差异,利用目标地区地震概率危险性分析的设定地震解耦结果构建条件均值谱（CMS）,进而将其进行多次调幅得到对应的目标谱,将匹配选波结果作为增量动力分析方法（IDA）的输入.以自振周期为0.5、1.0和1.5 s的3个平面框架为算例,在中国两个城市的地震安全性评价工作的基础上构建CMS谱,进行IDA分析,并将与当地一致概率谱、罕遇地震规范谱以及ATC63数据集得到的结果进行对比讨论,结果表明基于规范目标谱得到的抗倒塌易损性概率曲线最陡峭,基于一致概率谱与ATC63数据集得到的抗倒塌易损性概率曲线次之,CMS对应的抗倒塌易损性概率曲线最平缓.同时,对于较长周期的1.5 s结构,本文建议采用包络CMS谱来考虑多阶振型的影响,否则采用单点周期CMS谱会使得倒塌易损性计算结果显著低估实际的倒塌超越概率.     

衔接GMPE的城市燃气管网连通易损性分析

为合理评估城市燃气管网在不同地震动强度下的连通性,以地震动预测方程(GMPE)为输入依据,通过蒙特卡罗模拟方法给出了考虑地震动不确定性的城市燃气管网连通易损性计算方法.首先,在某设定震级下,基于地震动预测方程(GMPE)确定燃气管网各点的输入地震动强度指标(峰值加速度P_(ga)和峰值速度P_(gv)),同时采用正态分布抽样来模拟随机误差变量的分布以体现不确定性.然后,利用蒙特卡罗模拟方法确定燃气管网系统各单元失效概率,再通过震后的管网中未通气的节点数量比例来定义连通性的损失指标.最后,计算得到多个设定震级下损失指标的超越概率和连通易损性曲线.本研究基于该流程以中国华北某城市燃气管网作为实例进行连通易损性分析,同时针对地震动预测方程中不确定性的影响进行了对比研究.计算结果表明,该市燃气管网在考虑地震动不确定性时的震后各个破坏状态对应的震级均值比不考虑时小接近0.5级,且在不同震级下连通性能超过某破坏状态的概率也偏大.本研究所建议的连通易损性分析流程可以为城市评估整体燃气管网的概率地震风险提供参考,同时较好考虑了地震动的区域差异性和不确定性.     

基于地震动预测残差分析的工程场地分类标准检验与评价

各国抗震设计规范采用不同的指标定义场地分类标准,以中、日、美三国的标准最具有代表性,其能否合理体现相同类别内场地放大的集中性、不同类别间场地放大的差异性鲜见有研究开展检验与评价。针对此问题,利用日本KiK-net台网的强震动记录和台站的钻孔资料,分别以三国分类标准划分台站场地类别,基于地震动预测残差分析方法计算台站的真实场地放大因子,比较分析不同分类标准、不同场地类别的场地放大因子均值及标准差分布情况。得到如下结论：在PGA和SA的短周期段(T<0.1 s),以场地自振周期T_S作为分类指标的日本规范没有体现出不同类别间场地放大效应的差异性,以地表20 m内等效剪切波速V_SE及覆盖层厚度双指标的中国规范和以地表30 m以内平均剪切波速V_S30为指标的美国规范均能较好地反映不同类别间场地放大效应的差异性;日本规范在整体上体现相同场地类别内场地放大的集中性方面表现最好,对于长周期(T>2 s)地震动,中国规范则表现最优越;中国III类场地对中长周期地震动的放大体现出较大离散性,分类标准合理性还需要进一步深入分析。研...     

考虑场址危险一致性的中国完备条件目标谱与记录选取

即使所处地区的宏观抗震设防烈度相同,不同城市的地震地质构造与活动性背景仍然存在差异。为使地震动输入与所在场址的地震危险性水平保持一致,该研究衔接我国第五代地震区划图的概率地震危险性分析结果,给出了完备条件目标谱的构建方法。采用与第五代地震区划图相同的三级潜源分布和地震动预测方程,进行目标场址的危险性分析与设定地震解耦,衔接三维(震级-经纬度)设定地震解耦结果,给出了考虑所有潜源走向与位置相对贡献的“完备”条件谱。以北京近郊某城市作为算例,结果表明,完备条件谱的均值介于使用长轴和短轴衰减关系的粗略条件谱之间,条件标准差高于粗略条件谱。研究给出的完备条件谱适用于我国区划图的长短轴类型衰减关系,可以很好体现潜源的空间分布特征与背景地震危险性差异。基于我国强震动记录数据库拟合的加速度反应谱相关系数得到的条件谱要略高于基于国外数据库的计算结果。为了实现加速度反应谱均值和标准差的高效匹配,该研究采取多元高斯分布的协方差矩阵近似替换完备条件谱高斯混合分布的协方差矩阵,结合贪心优化算法,选取得到满足目标完备条件谱分布的强震动记录数据集。研究结果系统给出了我国条件目标谱进行记录选取的构建思路与选波方案,...     

中国地震安全性评价中天然强震记录选取

为解决目前中国地震安全性评价中天然强震记录选取的问题,基于条件均值目标谱的概念,从中国地震安全性评价的已有结果出发,同时考虑震级、距离和地震动离散性,对危险性分析结果进行设定地震解耦,构建了反映结构特征和地震动特征的条件均值目标谱,为天然强震记录的选取提供匹配依据.安全性评价实例的强震记录结果表明,本文建议方法在保证选取物理意义与设定地震相符的前提下较好兼顾了全周期段的谱形匹配,均值偏差和离散性水平均较低.最后给出适用于中国地震安全性评价工作的天然强震记录选取建议流程,所得结果可为结构时程分析与抗震验算提供参考.     

中国广义条件参数目标谱构建方法及地震动输入

为了在时程分析中考虑加速度反应谱之外的强度指标,构建了兼顾危险一致性和参数完备性的广义条件参数目标谱用于地震动记录选取。结合我国地震安全性评价中设定地震解耦的特点,提出利用各个潜源微元的贡献率作为权重计算条件均值向量,进而通过拉丁超立方分层抽样得到多元正态分布假设下的广义强度参数条件分布,即广义条件参数目标谱。通过K-S假设检验的D值法在数据库中搜寻最符合目标分布的记录组合作为选波结果。以我国某工程的地震安全性评价为实例,构建同时考虑幅值、频谱、持时以及谱强度指标的广义条件参数目标谱。结果表明：考虑设定地震贡献率修正的强度指标目标分布与单一设定地震的结果存在差异;广义条件谱记录选取结果的危险性曲线和场址概率危险性分析的结果基本一致;在低超越概率水平下, 广义条件谱下的危险一致性不及仅考虑加速度反应谱指标的条件谱。     

基于条件谱记录选取的工程需求概率危险性计算方法

传统云图法和条带法计算工程需求概率危险性曲线(EDHC)时,存在地震危险性水平不可控、理想假设过多和计算成本较大等弊端。在第三代性态地震工程的框架思路下,对现有条带法进行改进,以条件目标谱作为记录选取依据,得到了考虑场址地震危险性特征的EDHC改进计算方法。采用自振周期约为1.0s的10层钢筋混凝土平面框架作为结构算例进行验证。以中国某场址地震安全性评价实例为设定地震解耦依据,构建不同场址地震动危险性水平下条件周期T=1.0s的条件目标谱簇。在进行多危险性水平下的记录选取后,采用改进条带法计算目标结构最大层间位移角和顶层位移的EDHC曲线。与传统云图法的计算结果对比表明,云图法的诸多假设在高地震动输入水平下并不严格成立,最终导致EDHC曲线在年超越概率不大于2%时被显著高估。而采用改进条带法的计算结果表明,即使采用与结构自振周期相关性较弱的0.01s作为条件周期进行后续调幅和选波,与基于Sa(T=1.0s)的EDHC计算结果依然可以保持较好一致性。研究结果证明：该方法可以控制各调幅条带下记录的地震危险性水平一致,且与选择的地震动强度指标无关,可以在计算工程需求概率危险性时合理考虑目标场址的地震危险性特性。     

多维自回归(AR)模型计算地震动空间相干函数的适用性研究

传统周期图法求解地震动相干函数时需要进行功率谱的人为加窗平滑,且仅能考虑记录两两之间的空间相关性.针对以上缺陷,该研究采用多维自回归(autoregressive,AR)模型代替周期图法进行相干函数计算,并从多个方面对其合理性加以评估和验证.首先以中国台湾SMART-1台阵数据为算例,对比AR模型以及周期图法计算相干函...     

芦山余震震源参数及震源区品质因子反演

为了确定2013年4月20日芦山地震部分余震的震源参数及传播路径对地震波的衰减特性,选取30次余震中15个强震台站获取的179组加速度记录,选择其中一次余震作为参考事件,基于广义反演方法计算了芦山余震的位移震源谱及品质因子,采用网格搜索方法确定余震震源参数,进一步确定了震源参数的定标关系.结果表明:芦山地震平均应力降略低于汶川余震平均应力降,震级与应力降没有明显相关性,视应力与应力降正相关;该研究区域0.5~20 Hz频段品质因子为Q(f)=31.867f1.037 5,地震波衰减速度较快.     

强震动记录的数据处理流程：去噪滤波

强震动记录一直以来被用于工程结构弹塑性时程分析的地震动输入,其由仪器观测获得,需在使用前进行必要的数据处理工作。中国台网目前已累积了大量强震动观测记录,但始终缺乏标准化的数据处理流程,给使用者造成了诸多不便,不能最大程度发挥其科学应用价值。该文针对我国观测数据现状,提出了一套完整的面向工程应用的强震动记录数据处理流程,给出了高通滤波截止频率的选取原则,包括：记录的傅里叶振幅谱低频段须符合w²震源模型、信噪比须大于3、确保与物理分辨率一致。研究了因果滤波与非因果滤波对记录时程的影响,结果表明：这两种滤波方式具有各自特性,因果滤波会引起记录相变、而非因果滤波则会引起信号前干扰震动;针对芦山地震数据集及2017年部分观测记录,研究了这两种滤波方式对伪加速度反应谱（PSA）的影响,结果表明因果滤波引起的相变会对有效周期范围内的PSA造成计算偏差,因此建议面向工程应用的强震动记录选用非因果滤波方式。此项工作有助于指导和规范强震动记录的合理使用。