不同谱匹配地震动对RC框架结构地震易损性的影响分析

地震动谱形特征对结构地震响应分析至关重要，因此应考虑地震动谱形、选取合适的地震动记录以分析结构易损性。选取条件参数不同，但加速度反应谱值与设计谱相同的4条条件均值谱，分别基于条件均值谱和设计谱进行地震动记录的选取与谱匹配，并通过输入得到的12组地震动记录对一个5层算例结构模型进行增量动力分析，进而分析谱匹配方法以及条件均值谱对结构响应结果和地震易损性结果的影响。分析结果表明：输入谱匹配后的8组地震动记录，其工程需求参数分析结果的离散性明显降低且响应结果无明显偏差；以设计谱为目标谱时，谱匹配后得到的易损性曲线范围较为集中，而以条件均值谱为目标谱时，由于条件均值谱参数的不同，谱匹配后得到的易损性曲线范围较为分散。     

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。     

基于小波变换的地震能量反应分析

利用小波变换将地震动加速度记录分解成若干小波分量,把每条小波分量当作一条"地震动加速度记录"和1栋七层钢筋混凝土框架结构进行作用,对各频段"地震动加速度记录"作用下结构能量反应进行分析。结果表明这些"地震动加速度记录"的总输入能之和与原始地震动加速度记录总输入能几乎相等,而各频段能量反应并不一样。这为今后找出结构能量反应与地震波频率特征、结构基本周期之间的定量关系开辟出一条捷径。     

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。     

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。     

改进的基于模态推覆的时程分析地震动记录调整

利用时程分析计算结构地震反应时,不同的地震动记录或不同的地震动记录调整方法得到的结果差别很 大,因此如何选择和调整地震动记录,减小结构地震反应分析结果的离散性,是提高结构抗震分析结果可靠性的 必然要求。针对基于模态推覆的地震动记录调整方法的不足,提出引入以振型参与重量系数为加权系数、可考虑 前若干阶振型贡献的综合调整系数调整初选的地震动记录,其中每一阶振型对应的调整系数利用该阶振型相应等 效单自由度体系非线性时程分析所得最大位移匹配其目标位移确定。进一步,以一6层钢筋混凝土框架结构为例 ,分别采用改进的基于模态推覆、基于模态推覆和基于ASCE7的调整方法调整地震动记录进行时程分析,并对不 同调整方法下结构最大水平位移、最大层间位移角等结构响应计算结果的离散性进行了对比。对比结果表明,与 基于模态推覆和基于ASCE7的地震动记录调整方法相比,基于改进模态推覆的地震动记录调整方法所得结构地震 响应分析结果的离散性明显下降。     

近场地震下框架剪力墙高层结构地震易损性分析

结合已有的研究成果,总结近场地震动的主要特点;根据中国规范给出结构4个性能水平定义及相应的量化指标限值;根据断层距等因素选取近场、远场各20条地震波并对地震波记录进行调幅。考虑地震波的不确定性,对2栋不同高度框架剪力墙结构进行地震易损性分析,得到相应的地震易损性曲线,并对两结构的抗震性能进行对比。结果表明:20层结构的层间位移地震动需求大于30层结构;近场地震波将引起结构损伤且大于远场地震波。     

不同场地条件下钢筋混凝土框架结构的地震反应分析

从"5.12"汶川强震记录中挑选出四川省自贡地形台阵8个台站和宝兴县2个台站的加速度记录,进行了不同场地条件下的地震波频谱特性分析,比较了复杂场地地形条件下的地震动差异。以某钢筋混凝土框架结构教学楼为工程背景,利用ANSYS软件建立教学楼结构的有限元模型,进行了结构动力特性分析;在此基础上,以10条不同场地条件下的地震动时程按照规范调幅后作为输入,对这一钢筋混凝土框架结构进行了地震反应分析,探讨了不同场地条件下结构地震反应的差异。结果表明:自贡地形台阵随着测站高程的增加,地震动幅值递增明显;与基岩地震波的频带分布相比较,土层地震波的频带主要集中在较低频段,土层的高频滤波效应明显;场地条件对结构地震反应的影响较为明显,高程最大的地震波作用下结构的最大剪力响应增大明显。     

土与结构相互作用下的动力可靠性分析

在室内软土动力试验和有限元有效应力动力分析方法的基础上 ,引进了可靠度理论 ,提出了考虑土 -结构相互作用的软土地层中地下建筑物抗震稳定可靠性分析的方法 ,考虑 7度地震烈度时不同软弱土层对地下建筑物抗震稳定的影响 ,选用多条基岩强震地震记录曲线对典型上海地铁车站进行分析。计算内容涉及车站结构和周围土体的动应力 ,周围土体的孔隙水压力、震陷及车站结构和周围土体的动力可靠度 ,所得到的计算与分析结果在理论上提高了对软土地层中地下建筑物抗震稳定性分析的水平 ,为上海软土地层中地铁车站抗震设计提供了依据。     

考虑高阶振型影响的时程分析加权调整选波方法

针对长周期结构抗震时程分析输入地震波选择问题,提出一种在较宽的周期范围内实现反应谱与目标谱一致性匹配的地震波选择及调整方法。在匹配误差指标（SSE）和地震波幅值调整系数（SF）计算中采用了加权形式的最小二乘法,引入由归一化振型参与系数确定的结构前几阶振型的权重系数,以充分考虑高阶振型对结构地震反应的不同贡献。以美国SAC Steel Project提出的20层抗弯钢框架结构为实例,以该计划提出的代表3种超越概率（即50年超越概率50%、10%和2%）的各组地震波平均反应谱作为目标谱,以这3组地震波（每组10个台站双向记录,即20条波）时程分析得到的结构最大层间位移角均值为各超越概率下的目标反应;以简单地震信息初选的小型地震波数据库（共40条波）作为备选波,选用3条、7条和10条3种地震波数量及不同排序原则的6种分组方式,将加权调整选波方法与不考虑权重的等权调整方法所得各分组地震波反应谱,以及结构时程分析结果进行比较。研究表明,加权与等权方法对估计结构反应（如最大层间位移角）均值具有相同的准确性,但在降低结构反应离散性方面,加权方法具有较大优势。此外,若任意选择地震波组进行时程分析时,采用加权方法也可在一定程度上降低结构反应计算结果的离散性。     

抗震结构最不利设计地震动研究

在结构的抗震研究和设计中,如何选择实际的地震动记录作为输入一直是地震工程中至关重要的问题之一。首先给出最不利设计地震动的概念、确定原则及方法,然后利用估计地震动潜在破坏势的综合评价法,对四种场地类型分别给出长周期、短周期和中周期结构的国外、我国台湾地区及大陆地区的最不利设计地震动,给出的最不利设计地震动适用于特别重要的结构或地震危险性较高地区结构的抗震分析和研究。另外,根据地震动的潜在破坏势,还给出适用于一般重要性结构或地震危险性较低地区抗震验算的输入地震动。最后,通过工程结构的地震反应分析,初步验证文中所确定的最不利设计地震动的可靠性和正确性。     

双向地震动输入方法对结构时程分析反应的影响

采用时程分析法进行结构反应分析时,若需要考虑双向地震动输入,通常先按照规范要求选择一定数量的单向地震动,然后将这些地震动和相应的另一正交方向的地震动分量组合作为双向地震动。若按照GB 50011—2010中要求,同时对两个方向的地震动进行筛选,则很难选出足够数量的地震动。仅控制了一个方向的地震动反应谱与设计反应谱统计意义上相符,常会导致结构地震反应统计离散性较大。为此,提出一种对两个方向的地震动均进行控制的双向地震动选择方法,该方法可以快速地选出足够数量的符合要求的双向地震动。以多、高层钢筋混凝土框架结构为例,通过对比常规和本文方法所选双向地震动输入下结构反应的差异验证了所提方法的有效性。以70组大样本地震动输入下结构的弹性和弹塑性地震反应为基准,对比了不同地震动输入样本容量时分析结果保证率的差异,并根据对比结果给出弹性和弹塑性时程分析时地震动输入样本容量的建议取值。     

地下大断面薄钢结构地震响应的试验研究及数值分析

为明确地下大断面薄钢结构的安全实用性,进行1/16大断面薄钢结构的系列模型振动试验、实际规模结构的现场试验和有限元分析。在把握作用于模型的地震动土压力及结构的应变状况的基础上,对施工过程中结构的响应特性及土压力的变化等进行研究。明确地下大断面薄钢结构的地震及施工时的安全性,为今后大断面薄钢结构的设计、施工提供依据。     

人字形延性中心支撑钢框架的抗震设计与分析

讨论美国钢结构抗震设计规程中人字形延性中心支撑钢框架的抗震设计和分析。在强震作用下的基本设计理念为:钢支撑框架中的塑性变形集中于支撑上,通过支撑受拉屈服和受压屈曲来消耗能量,其他结构构件需保持弹性。结合1栋9层支撑钢框架,阐述美国钢结构抗震设计规程的相关具体规定,并得到设计建议:支撑截面的选择受到局部宽厚比的限制;框架梁截面的尺寸由强度控制,主要考虑由于支撑受拉屈服和受压屈曲所形成的竖向不平衡力的作用;框架柱截面的尺寸由考虑所有受压支撑移去时的结构模型控制。     

地震震源机制对长周期地震动的影响研究

长周期地震动特性的研究对自振周期较长的大型结构的抗震设计具有重要意义。利用1997年新疆伽师强震群的宽频带数字地震记录,研究了震级大小和震源机制对长周期地震动特性的影响。结果表明:地震震级对长周期地震动的影响较为明显,震级越大,长周期地震动的成分越多;与走滑型地震相比,倾滑型地震的垂直向长周期成分更为丰富;走滑型地震的水平向长周期加速度反应谱值高于正断层型地震的水平向长周期加速度反应谱值。     

基于总输入能量谱与瞬时输入能量谱的设计谱修正

地震动中的长周期成分对长周期结构的影响不容忽视,现行的设计反应谱为了保证长周期结构抗震设计具备保守性,人为增大了特定频段和特定场地条件的谱值。针对目前设计谱的不足,依据线性单自由度体系的地震动总输入能量谱和瞬时输入能量谱,对规范反应谱5Tg～6s直线下降段提出调整方法。从具有速度 脉冲特征的长周期地震记录中选出能量谱值最大的地震记录加以说明,得到修正后的加速度谱与相应的拟速度谱和位移谱。建议的反应谱修正方法综合体现了总输入能量与瞬时输入能量的特征,对于工程结构设计具有重要的理论意义和实用价值。     

中美规范关于地震波的选择与框架-核心筒结构弹塑性时程分析

简述了中美两国抗震设计规范中有关地震波选择的相关条文,列举了工程实践中常用的选波方法,并对选出的地震波反应谱特性进行了比较。中美两国规范中建议的选波方法均要求选择能与规范的设计反应谱相一致的地震波,不同之处为中国规范是将地震波峰值加速度调幅至规范规定值,而美国规范是将某一周期范围内地震波反应谱调幅至与设计反应谱接近,调幅后的地震波峰值加速度无明显规律。按照中美两国抗震设计规范分别设计了两栋相似框架 核心筒结构,建立了两结构的弹塑性分析模型。根据中国规范建议方法选择出7组地震波,进行弹塑性时程分析。分析结果表明：在相应于中国8度罕遇地震的多组地震波作用下,中美两国规范设计方案在地震作用初期地震响应基本一致,在后期由于结构配筋形式与配筋数量等差异,结构损伤程度不同;按中国规范设计方案的最大层间位移角为按美国规范设计方案的1.03~1.17倍,连梁最大塑性变形为按美国规范设计方案的0.67~0.98倍,剪力墙应变沿层高的分布接近,美国规范设计结构纵筋的屈服应变是中国规范设计方案的1.2倍,按中国规范设计方案的剪力墙损伤程度重于按美国规范设计的剪力墙。     

某大型工业厂房地坪施工的技术经济分析

某大型工业厂房一个单体工程的地基强度和抗变形能力不能满足设计要求。在地基处理方案选择中,仅就换土垫层和石灰挤密桩两种方案进行了技术、经济方面的比较,从而选择出合理的处理方案。     

近断层速度脉冲地震动对边坡滑移的影响分析

 采用基于小波变换的多向地震动速度脉冲特性鉴定方法,从NGA(next generation attenuation)数据库及汶川地震动记录中选取196条速度脉冲地震动;基于Newmark非耦合滑动模型,考虑土体动力非线性,通过对比近断层脉冲及非脉冲地震动引起的不同参数边坡的滑移特征,分析近断层地震动速度脉冲特性及边坡本身参数对滑动位移值的影响;同时对近断层速度脉冲地震动参数与边坡滑移量的相关性做了对比分析。结果表明：(1) 近断层速度脉冲地震动引起的边坡滑动位移值远大于近断层非脉冲地震动,对长周期边坡影响尤为明显;(2) 相比非脉冲地震动,脉冲地震动引起的边坡滑动时间较短,且主要发生在地震动起始阶段的较短时间内(速度脉冲段),滑移的坡体具有更大的滑移速度,携带更高的能量,从而对周边环境产生更强的破坏作用;(3) 近断层速度脉冲地震动引起的边坡滑移特征与其速度脉冲特性(持时短、周期长、速度峰值大)密切相关,且峰值地震动速度PGV与边坡滑移量具有高度相关性。最后,通过比较原始速度脉冲地震动及相应的等效脉冲作用下不同参数边坡的滑动位移值,对提取出的等效脉冲预测原始地震动引起的滑动位移的有效性进行分析,并基于此建立脉冲参数–滑动位移曲面。     

液化场地浅埋钢筋混凝土结构物变形及 动土压力分析

 基于多重剪切机构塑性模型和液化前缘面的有效应力分析方法,分析不同地震强度下液化场地中浅埋大断面矩形钢筋混凝土结构物变形与地震动土压力分布特征,进而探索0.85 g输入地震波条件下结构物与液化土间的相对位移差、结构物侧壁和顶底板土体的动土压力、剪切应力、有效应力和超孔隙水压力的变化规律。研究得出结构物的最大变形、弯矩和曲率值随着地震强度的加大而增大,结构物最先发生屈服变形部位位于拐角处,并逐步向周围扩展;场地发生液化模型中的结构物–液化土相互作用系数数值小于场地未发生液化模型,结构物与土体间的相对位移差值随着场地液化而剧增到一定值;作用于结构物侧壁的动土压力最大值和震后值随地震强度加大而增加,但不是简单的线性增长;结构物侧壁动土压力随着振动持续而增长,而作用于顶底板土层的剪切应力和侧壁有效应力随着土体液化而剧减。研究结论可为液化场地浅埋结构物的抗震设计提供可靠的依据和参考。