全国省会城市建筑结构时程分析推荐地震动输入

给出一种优化的强震动记录选取流程,其一个特点是考虑特征周期控制,尽可能保证被选记录与目标场址的地震动区域特性一致;另一特点是针对短、中、长周期段目标谱分别匹配给出不同选取结果,尽可能满足工程人员实际工作需求。将我国大陆31个省会城市按照备选强震动记录数据库、第五代地震动参数区划图给出的设计基本加速度和特征周期划分成10个类别。针对每个类别城市Ⅱ类建设场地建筑结构弹塑性时程分析给出推荐的7条强震动记录作为输入,为工程抗震设计人员解决实际需求问题。通过不同类别城市的选取记录结果对比,验证了建议的优化选取流程可以较好地兼顾地震动的震源、路径和场地物理特征。     

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。     

采用结构等效周期的强地震动记录选取方法

普通的基于设计反应谱的地震波选取方法并未考虑结构的弹塑性发展,难以适应罕遇地震下结构非线性时程分析的地震动记录选取。引入结构等效周期的概念对目前广泛使用的选波方法做了改进,针对罕遇地震下进入弹塑性状态的结构,通过能力谱法估算其等效周期Teq,再控制Teq附近周期段内反应谱的偏差选取地震波。基于样本丰富的地震波数据库编制程序,分别通过普通选波方法与改进的选波方法进行地震波选取,并对一个框架结构做了非线性时程分析,验证了方法对强地震动记录选取具有良好的适应性。     

建筑结构弹塑性时程分析中地震动记录选取方法的比较研究

选择合适的地震动记录是采用弹塑性时程分析预测建筑结构地震响应的基础。列举了现有针对不同分析目的的三种地震动记录选取方法,比较了按不同方法建立的地震动记录选择集的地面运动峰值和反应谱特性,并通过分析两个不同初始周期框架结构的弹塑性地震响应,对不同地震动记录选取方法的分析结果进行了比较。研究结果表明,基于设计反应谱和基于最不利地震动的选取方法均与结构的初始周期相关,当结构在地震作用下刚度退化比较明显时,这些方法有可能难以达到预期的目标;而当地震动强度指标恰当、且选取的地震动记录数量较多时,基于台站和地震信息的选取方法不会造成过大的结构弹塑性地震响应的离散性,同时这种方法不依赖于结构的动力特性,操作简便,适用性强,适于在研究不同结构类型和不同动力特性建筑结构的抗震性能时应用。     

长周期地震动作用下超高层建筑结构响应研究

超高层建筑结构自振周期相对较长,易受长周期地震动影响,是抗震设计时值得关注的问题。从PEER强震记录库中选取了Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类场地共410条工程中常用的强震记录,以一栋高250m、自振周期为6s的超高层建筑结构为例,从输入与输出两个层面对长周期地震动作用下的结构响应进行研究。输入层面,以规范设计反应谱为比较基准,通过分析地震动加速度反应谱,了解不同场地地震动的频谱特征;输出层面,以规范设计反应谱作用下的基底剪力为基准,通过分析超高层建筑结构在各类场地地震动作用下的基底剪力,获得不同场地地震动作用下的结构响应水平;同时,引用日本国土交通省公布的长周期设计地震动进行横向比较,通过弹塑性时程分析得到的不同时刻下结构塑性转角分布情况及发展规律,揭露长周期地震动作用下结构的响应特征与控制因素。     

综合考虑场地特征周期和结构基本周期影响的地震动选择方法研究

结构时程分析中选择合适的地震动记录至关重要。以地震动反应谱与规范设计反应谱相匹配为原则,重点考虑场地特征周期和结构基本周期的影响,全周期控制地震动反应谱与设计反应谱的一致性,提出新的地震动选择方法;将选出的地震动记录带入结构时程分析,以我国抗规时程分析基底剪力要求为评价原则,分析结构时程基底剪力结果,验证本方法的可行性,并与另外两种方法选择地震动记录的时程结果对比分析,验证本方法的优越性。本研究旨在为建筑结构时程分析找到一种操作简单、计算效率高且适用性较强的地震动记录选择方法。     

建筑结构抗震性能化设计的地震动参数与地震动记录选取北大核心CSCD

地震动参数的确定以及地震动记录的选取和调整,是建筑结构抗震性能化设计的核心问题之一。我国的地震动参数选取存在不协调,对地震动记录选取和调幅的规定也较笼统。针对有效峰值加速度(EPA)和峰值地面加速度(PGA)的关系进行了统计分析,给出了各场地条件下二者的回归关系,分析了EPA的两种定义,发现时程分析所用地震加速度时程的目标EPA和PGA值相差不大,可直接将EPA目标值作为PGA的目标值,对地震动加速度时程曲线进行线性调幅。给出了将抗规设计谱作为目标谱挑选地震动记录的流程,分析了不同调幅方法对选波结果的影响,给出了选波和调幅建议。分析了三种场地相关谱,给出了目标谱的选择建议,为《建筑结构抗震性能化设计标准》(T/CECA 20024—2022)中的相关条文提供了理论依据。     

适合我国抗震设计规范的地震动选择

考虑反应谱特征周期的物理意义及结构的动力特性的影响,提出适用于我国规范的地震动选择方法.重点控制地震动反应谱特征周期与规范反应谱特征周期相一致,将Tg～6s周期段划分为6个拟合区间及对应的选择区间.并以我国规范时程分析的要求为评价原则,选取3个典型的中高层建筑进行动力时程分析,评估新方法的优劣.结果表明新方法选取地震动...     

基于建筑结构弹塑性时程的地震动记录选取方法

在具体的运行中,地震动记录选取方式也会对结构的地震响应分析结果产生直接影响。对现有的地震动记录选取方式进行分析,并就不同地震动记录选取方式进行比较,希望能够为建筑结构的弹塑性时程分析提供更为可靠的信息。     

设计用地震动总输入能量谱研究

地震动总输入能量的确定是基于能量的设计方法首先要解决的关键问题。本文以单自由度弹性系统为研究对象,分析了地震动三要素和结构自身参数对输入能量谱因素的影响。结果表明,地震动幅值、频谱特性和强震持时都对能量谱值有较大影响,其中频谱特性还影响能量谱峰值出现的结构周期段;结构阻尼比的增大能有效降低能量谱峰值。通过输入160条国内外历次地震中不同场地上的地震动记录,总结能量谱曲线形状规律,提出了设计用三段式简化能量谱曲线。给出了地震动记录所属场地类型的划分标准,建议了确定能量谱峰值的不同场地条件地震动频谱特性V/A和强震持时tD的取值,采用标准化方法提出了4类场地条件的设计用能量谱曲线峰值及其它参数的计算式,给出了结构设计总输入能量计算过程。算例分析结果表明,该输入能量谱形式简单、计算方便,结果安全可靠。     

超高层结构不同周期地震动响应研究

以某高度为299.3 m的框架-核心筒结构为对象,研究了不同长短周期地震动对超高层结构动力响应的影响。以地震动周期为标准,选取了35条地震动,并对其进行了分类。使用所选地震动对结构进行了弹性及弹塑性时程分析,从内力、位移以及能量耗散的角度对比分析了超高层结构在不同长短周期地震动作用下的响应差异。结果表明,随着作用于超高层结构地震动周期的增长,结构动力响应、构件内力、加强层处核心筒剪力墙剪力和框架柱轴力突变显著增大,罕遇地震动作用下,结构能量耗散机制有所改变,且长周期地震动作用下,超高层结构动力响应远大于规范规定的普通地震动,结构偏于不安全。     

基于KiK-net强震记录的三维地震动强度非平稳模型研究

地震动强度非平稳特性对结构非线性响应有显著影响,准确描述强度非平稳特性对生成人工地震波有重要意义。该文提出了一种描述三维地震动强度非平稳特性的模型,分别给出了其确定性参数取值和随机参数取值。首先以大量KiK-net强震记录为样本,提取其强度非平稳特性|然后选取地震动强度非平稳模型,并使用遗传算法识别出了模型的参数|最后通过统计回归分析给出了各震级、震中距不同场地类别的三维模型参数取值。结果表明,所得强度非平稳模型能够反映地震动强度非平稳特性的规律,可将其用于结构抗震分析和人工地震动模拟中。     

地震动参数的选取在结构响应分析中的应用

介绍了地震动参数和结构地震响应之间的联系,分析地震动参数和结构的相关性,指出不同周期的结构和不同的参数有较高的相关性,根据与结构相关性高的参数去选取地震动,可以在结构动力分析中起关键作用。     

NGA模型在芦山地震区的适用性

以2013年4月20日四川M_w 6.7级芦山地震强震动记录为基础数据,分析美国下一代衰减关系项目NGAWest 1与NGA-West 2两组模型在该地区的适用性。选用断层距200 km以内42个台站的主震记录为样本,拟合地震动峰值加速度和典型周期加速度反应谱的衰减关系,对比芦山地震观测数据与NGA模型预测值的差异。结果表明,2组NGA模型整体上均轻微低估了小于0.2 s的短周期处加速度反应谱值,而在大于1 s的长周期处则存在明显的高估现象;NGA-West 2模型在短周期处离散性比NGA-West 1模型有所改善,长周期处的残差略有降低。     

某超高层结构在长周期地震动下的结构响应分析

已有震害研究表明,超高层建筑在长周期地震动作用下易出现"共振"现象,而目前国内规范对此的涉及较少,给结构安全带来一定的隐患。本文选取日本十胜冲地震和台湾集集地震中长周期分量明显的2条地震动记录以及2条普通地震动记录作为输入,以某拟建超高层结构为研究对象,运用Perform-3D软件进行了6度多遇和罕遇地震下的弹性和弹塑性时程分析,对比分析了结构在长周期地震动与普通地震动作用下的主要响应。结果表明,长周期地震动造成的结构响应如结构顶点位移峰值、层间位移角峰值等相比普通地震动更为显著,对于该超高层结构应该考虑长周期地震动带来的不利影响。     

粘滞阻尼减震SDOF体系的地震响应与地震动强度指标相关性研究

为了准确预测和分析粘滞阻尼减震结构的地震响应特性,需选用合适的地震动强度指标控制地震动的输入。本文建立了粘滞阻尼减震双线型SDOF体系的计算模型,选取了22条远场地震波,通过非线性时程分析计算了结构的地震响应,详细分析了粘滞阻尼减震SDOF体系的地震响应与18种地震动强度指标的相关性,提出了计算结构的综合地震响应与地震动强度指标相关性的理论公式。研究表明,在0.1sT0.6s周期段,结构的综合地震响应与地震动的峰值加速度PGA相关性较高,建议选用地震动的峰值加速度PGA作为粘滞阻尼减震结构抗震分析用地震动强度指标;在T=0.6~2s周期段,结构的综合地震响应与地震动的峰值速度PGV相关性较高,建议选用地震动的峰值速度PGV作为粘滞阻尼减震结构抗震分析用地震动强度指标;在2sT6s周期段,结构的综合地震响应与地震动的第一周期谱速度Sa相关性较高,建议选用地震动的第一周期谱速度Sa作为粘滞阻尼减震结构抗震分析用地震动强度指标。     

张掖地区季节冻土场地上的地震动效应

针对季节冻土地区一场地,进行了现场地脉动观测,并在观测点采集原状土样。采用动三轴试验,取得了融土和冻土的动力学参数,如土层的剪切模量比和阻尼比等。讨论了具有季节冻土层的场地上地震动反应分析的输入问题,包括边界条件、地震动时程和土层参数。利用这些参数和场地地震危险性分析结果,应用一维剪切梁模型,计算得到场地在季节冻土层消融前后的地面强震地震动参数。进一步假定不同的冻土层厚度,计算得到地震动峰值参数和反应谱随冻层厚度变化的规律,以此分析了冻土层对地震动效应的影响。对场地所做的地震动计算结果表明:地表的冻土层对强震有一定的抑制作用,冻土层对地震安全性有正面影响,此效应随冻结深度的增加而加大;而场地的卓越周期随冻土层厚度的增大而减小。对于季节冻土地区的抗震设计具有一定的意义。     

美国NRC关于核电站设计地震动时程的相关规定

美国核管理委员会（NRC）颁布的标准审查大纲（SRP）第3.7.1节对核电站设计地震动时程进行了详细的规定,是目前核工程领域确定结构抗震分析所需输入地震动所遵循的基本准则。针对美国NRC-SRP3.7.1中关于核电站设计地震动时程的验收准则,分别从“种子”地震动时程的选取、设计地震动时程的相关性、持时参数、速度和位移特性以及结构非线性分析对设计地震动时程的特殊要求这五个方面,将不同版本SRP3.7.1（1989、2007和2014）对核电站设计地震动时程的规定进行了梳理,并对SRP3.7.1中的单组时程法（方法-1和方法-2）以及多组时程法进行了论述、分析和对比。在此基础上,给出了一数值算例,利用基于小波函数的地震动反应谱拟合方法合成了满足所有版本SRP3.7.1中第一种单组时程法要求的设计地震动时程。     

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。     

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。