地震总输入能量谱峰值估计

为了改善地震总输入能谱建立过程中峰值计算精度和计算效率,根据美国西部强震数据库中I类场地(剪切波速大于750 m/s)的69条地震记录的能量谱峰值,研究了等效速度谱(VI谱)峰值的主要影响因素以及相关性。采用傅里叶变换和线性拟合方法,研究了VI谱峰值和地震波频率成分之间的关系。进而提出了基于傅里叶谱的VI谱峰值参数α,建立了简化的谱峰值计算公式。研究结果表明:具有相近场地条件、地震动峰值和持时的地震波可能导致较大的VI谱峰值差异;地震动傅里叶幅值谱的低频集中度、幅值谱峰值与单自由度体系的VI谱峰值有较大的关联度,其中0~10 Hz频率段的关联度最大。     

砌体结构的地震动潜在破坏势研究

为了研究地震动参数和砌体结构在地震作用下反应的相关性,将15个地震动参数按特性(峰值、频率、持时和能量)分成四类,将地震记录按地震动三要素(峰值、频率、持时)分成三组,求出每组记录作用下砌体结构的延性系数,计算出各个参数值和延性系数的相关系数,比较分析这些相关系数可以发现:有效峰值加速度能够体现地震动对高层砌体结构的潜在破坏势;地震动峰值加速度能够非常好的表征对短周期脆性结构的破坏势;能量参数对低层砌体反应存在一定相关性;持时参数和砌体结构的反应没有关联.     

不同恢复力模型对能量反应谱特征的影响

采用4种不同形式的恢复力模型,分别选择不同的模型特征参数,计算具有不同强震持时和频谱特性的地震动记录的能量反应谱,分析了不同的恢复力模型及其特征参数对能量反应谱的影响.结果表明,不同恢复力模型结构计算得到的输入能量谱和滞回能量谱形状相近,当周期小于谱峰值对应的周期时理想弹塑性模型和双线性模型相对其它模型属于非保守模型.研究结果对基于能量的弹塑性地震反应分析方法的深入研究具有一定的意义.     

基于小波能量传递函数谱的结构损伤识别

为排除小波识别结构频率时地震动频带的干扰,提出了小波能量传递函数谱方法.该方法首先将地震动输入和结构地震反应小波谱分别沿时间轴积分,得到结构输入和输出的小波能量谱;然后将结构反应小波能量谱除以地震动输入小波能量谱,并定义为结构小波能量传递函数谱,该谱的脊线即为结构的时变频率.分别采用小波变换直接识别法和小波能量传递函数...     

大跨网壳地震反应时Rayleigh阻尼构建方法比较

为研究Rayleigh阻尼系数参考频率选取方法对结构地震反应的影响,以一个长85.2 m,宽61.8 m的网壳为例,对比分析了基于地震波频谱特性选取第二个参考频率的方法、Idriss方法、传统方法、优化方法所得Rayleigh阻尼系数引起顶点位移和基底剪力计算误差.对于地震波的频谱特性,讨论了拟加速度反应谱、拟速度反应谱、位移反应谱的峰值频率和形心点频率的统计范围.数值计算结果表明:基于拟速度反应谱、位移反应谱峰值频率和形心频率以及Fourier谱的峰值频率所得Rayleigh阻尼将使计算结果偏小;用小于基本周期范围内的拟加速度反应谱的峰值频率或形心点频率作为第二个参考频率计算误差较小;当地震波的卓越频率大于基频的结构时,Idriss方法用平滑化Fourier谱的卓越频率计算参考频率效果更好;优化方法可以直接得到Rayleigh阻尼系数,避免了人为选取参考频率的任意性,且计算精度高.     

长周期地震对矩形桥墩动水压力及墩身动力响应的影响

长周期地震动的衰减关系和频谱特性与普通周期地震有明显差异,并且由于缺乏可靠的长周期地震动记录,目前国内外对长周期地震动的研究尚不成熟,然而对长周期地震作用下矩形桥墩的动水压力和墩身动力响应研究也较少.基于此,对长周期地震波与普通地震波进行了频谱特性分析,并基于势流体理论,针对一典型实体矩形桥墩进行了长周期地震反应分析,研究了长周期地震波与普通地震波作用对桥墩动水压力的影响规律,得出桥墩的动水压力沿高度呈现出不同的变化趋势.基于不同水深对长周期地震波与普通地震波作用下结构的墩底剪力、墩底弯矩、墩顶最大加速度和墩顶最大位移的计算结果进行比较研究,得出长周期地震作用下桥墩的响应较大,且最大值都发生在水深20m时,分别增大59.6%,57.2%,37.5%和76.6%.     

脉冲型地震动下建筑非结构构件加速度响应估计

基于前向性效应脉冲型地震动的三角函数近似模型,推导了脉冲地震动作用下无阻尼和有阻尼单自由度结构的位移和加速度响应的解析式。选取25条脉冲型地震动,开展了地震响应时程分析,回归拟合了楼层反应谱相对于楼层加速度峰值的放大关系。基于脉冲作用下的主结构加速度响应峰值和楼面反应谱相对于楼面加速度峰值的放大因子,建立了脉冲型地震动下的楼层反应谱的预测方法。数值计算结果的对比表明,文中方法可以较好地用于脉冲型地震动引起的楼面反应谱的预测,可用于建筑非结构构件的地震响应计算。     

地震动强度及近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响

地震动强度和近断层速度脉冲峰值均为导致桥梁结构震害的主要原因。与其他桥型相比,简支板桥在地震中更容易发生破坏和损毁。作者以在2008年汶川地震中出现严重破坏的高原大桥（预应力混凝土简支空心板桥）为研究背景,探讨大桥所处场地的人工边界分别为自由边界、固定边界、黏弹性边界和黏弹性+阻尼层边界时对计算结果精度、计算效率等的影响。通过ABAQUS建立包含高原大桥及其场地的整体有限元模型,人工边界采用黏弹性+阻尼层边界,并以地震波加速度峰值作为地震动强度指标和人工合成近断层速度脉冲型地震波,分析地震动强度、近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响程度。结果表明：人工边界为黏弹性+阻尼层边界时,可有效减弱边界处的反射效应,计算结果精度基本能满足要求;近断层速度脉冲峰值对结构地震响应的影响比地震动强度更为显著;场地表面加速度峰值随地震动强度提高而增加;近河岸和存在基岩分界面易导致简支板桥局部结构的地震响应加剧;随地震动强度或近断层速度脉冲峰值或地震波位移峰值的增加,跨径变化峰值、相对滑移量和滑移峰值变大;近断层速度脉冲型地震波对桥梁的影响比无脉冲型地震波更为不利。     

结构地震反应记录HHT分析

利用HHT(Hilbert-Huang Transform)方法研究了结构地震反应记录的时频特性及结构动力特性.首先简单回顾了一种新的非平稳信号处理方法-HHT,然后介绍了一座7层钢筋混凝土框架结构及其强震观测台阵概况,最后利用HHT分析了结构在3次地震中的反应记录,得到了记录的时频幅值三维分布和边际谱,并将边际谱和傅立叶谱进行了对比,识别了结构自振频率.研究结果表明,对结构地震反应记录而言,可以使用HHT方法分析得到记录能量集中分布的频段与时间范围;HHT给出的边际谱与傅立叶谱相比,在低频部分幅值要大于傅立叶谱,而在高频部分幅值要小于傅立叶谱,且边际谱比傅立叶谱更为平滑;利用结构地震反应记录识别的自振频率比环境振动测试结果要小.     

基于小波变换的地震波时变功率谱估计

为进一步认识地震动的非平稳特性,基于小波变换提出一种估计时变功率谱的方法.利用小波变换的带通滤波特性,结合时变功率谱的物理意义,从能量的角度推导各频带上小波系数与时变功率谱密度函数的关系,从而通过地震动信号的小波系数估计时变功率谱.利用基于小波变换的估计时变功率谱方法,针对实测和模拟地震动信号进行时变功率谱估计,并与基于傅里叶变换估计的功率谱进行了比较验证.结果表明：该方法正确、可行,它将原有的频率-幅值的二维认识提高到频率-时间-幅值的三维认识,解决了傅里叶变换估计功率谱缺乏时间信息的问题.     

基于瞬时输入能量的长周期结构最大位移反应推算

基于能量概念的抗震设计方法是改进目前常用结构抗震设计方法的重要途径之一.对于长周期结构,地震最大位移反应是结构抗震设计的控制因素.如何将结构地震能量反应与结构最大位移反应联系在一起是能量设计方法的关键问题.采用时程分析法,分析了单自由度弹塑性模型在强震作用下瞬时输入能量反应和变形反应的关系,根据长周期结构反应的特点,探讨由瞬时输入能量推算结构最大位移反应的近似方法.分析表明,长周期结构强震运动下的破坏趋于首次超越破坏,根据滞回曲线的特征,可以由最大瞬时输入能量推算结构最大位移反应.     

框架结构地震损伤评估与抗震设计

针对现行的结构抗震设计规范没有考虑双震中地震动对结构性能的影响问题,引入同时反映位移超越及能量耗散影响的双参数损伤模型进行结构损伤评估,可以更好地反映结构构件在不同类型地震动作用下的损伤发展规律.比较4种构件的双参数损伤模型,并对其中一种模型进行改进.对汶川地震中一典型的9层框架结构进行三维非线性地震响应分析,研究结构损伤规律.分析结果表明,结构主要的损伤积累发生在第一次主震中.结合现行抗震设计规范,提出一种直接基于目标损伤指标的结构抗震设计方法,通过一简单算例验证了该方法对大震作用下结构抗震设计的适用性.     

抗震反应谱场地放大系数的研究

通过对美国西部715条水平强震观测数据分析,按照场地条件、震级、震中距3个因素分组,以Ⅱ类场地峰值加速度PGA作为地震动强度,取有效峰值加速度EPA(阻尼比为5％时,0.1～0.5s范围内加速度反应谱平均值除以2.5)作为计算标准,统计得出场地放大系数.结果表明,在同一地震强度下,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ场地的场地放大系数依次增大;在同一场地条件下,场地放大系数随着地震动强度的增大呈减小的趋势.在统计结果基础之上,提出了适用于我国抗震规范的场地放大系数建议值及其应用方法,可供GB 50011-2010抗震规范修订时参考.     

我国工程结构抗震研究的若干新进展

本文概述了近年来我国工程结构抗震研究的若干新进展.内容包括:结构试验与分析;土—结构的相互作用;結构地震反应分析与抗震设计;特种结构;结构振动控制;生命线工程抗震;震害预测与抗震加固.     

不规则高层钢结构体系的地震反应分析

本文利用SAP2000软件对某综合办公大楼高层钢结构进行模态分析以及多遇地震下的反应谱分析和弹性时程分析,得到了结构的结构的前12阶自振周期和质量参与系数以及基本动力特性及抗震性能,说明结构布置能提供一定的抗扭刚度,保持良好的变形。全球由于地震造成的损失不计其数,而且随着城市人口密度不断加大,强震带来的损害将更为严重。因此,对不规则高层钢结构的地震响研究是很有必要的。     

考虑地震损伤的单层球面网壳结构静力稳定性

为了研究地震损伤对单层网壳结构静力稳定性能的影响,基于考虑材料损伤累积效应的本构模型,对一K8型单层球面网壳结构,首先利用动态增量(incremental dynamic analysis,IDA)方法对单层网壳结构进行动力稳定分析,提出将B-R准则与塑性应变能曲线相结合作为结构动力失稳破坏的判断准则,得到结构动力失稳临界值;然后采用弧长法和Newton-Raphson法相结合的增量迭代法对损伤后的结构进行非线性屈曲分析,得到震后结构的静力稳定临界荷载.结果表明:考虑地震损伤累积效应的结构静力稳定性能显著降低,为该类结构抗震设计、性能评估和震后修复、加固提供参考.     

碳纤维布加固古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散地震破坏评估

为了评估古建筑木结构加固后的抗震性能以及研究加固结构在各工况地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态,基于碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理,计算了两耗能元件在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”;借助碳纤维布加固古建筑木结构振动台试验,计算了各工况地震作用下每一耗能元件所耗散的能量,基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能建立了耗能元件在不同地震作用下的地震破坏评估模型,并借助能量分配系数找出了各耗能元件破坏状态与整体加固结构破坏状态之间的关系,建立了整体加固结构在不同地震作用下的破坏评估模型。应用该地震破坏评估模型,定量计算了碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层、整体加固结构在各工况地震作用下的破坏系数,并基于破坏程度,得出了整体加固结构不同破坏系数对应的结构不同震害等级。研究结果可为碳纤维布加固古建筑木结构的震前破坏预测和震后加固古建筑木结构的保护再修复提供可靠的理论依据。     

钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性分析

对钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性进行了分析研究。在合理选择地震地面运动模型和结构分析模型的基础上，对结构进行了随机地震反应分析，并获得了结构随机反应的统计量。进而采用双参数的结构破坏模型，以结构可靠性理论为依据，推导出了计算结构地震破坏概率的一般表达式。由于在推导结构的地震破坏概率时是从一般情况出发的，该方法同样适用于其他类型的工程结构，通过对一座按8度要求设计的钢筋混凝土框架结构的地震可靠性分析，表明该方法具有合理性。提出的方法可用于抗震设防标准的制定和震害预测。