基于V/H的竖向地震动加速度反应谱研究

我国GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》规定竖向地震影响系数的峰值取相应水平向的0.65倍.本文收集美国中西部地区三分量强震数据记录292组共584条,研究了竖向地震动加速度反应谱V与水平向地震动加速度反应谱H的谱比值,以及谱比值随自振周期的变化规律.主要考察了震级、震中距、场地类别和阻尼因素对谱比V/H的影响,研究震级、震中距、场地类别和阻尼因素下的平均谱比曲线形状,并与抗震规范规定的0.65进行比较,提出修改建议,建议谱比值取考虑各因素影响的建议式,研究过程中,验证了所收集强震记录的可用性及研究成果的可信性.     

汶川地震竖向地震动衰减关系

为系统研究汶川地震的竖向地震动特征,回归出了汶川地震的竖向地震动衰减关系.在此基础上,分析场地效应和上/下盘效应对竖向地震动的影响;分析竖向加速度反应谱(a_PS,阻尼比0.05)的特征,并提出一个简单的竖向设计反应谱;利用竖向和水平向地震动衰减关系直接得到地震动竖向与水平向比(V/H)的关系,分析不同距离不同周期V/H的特征.结果表明:竖向地震动受场地效应和上/下盘效应的影响;竖向反应谱和水平向反应谱在卓越周期、特征周期、峰值的震荡周期跨度及下降段的衰减速率都存在较大的差异;V/H离散性较大,且在不同周期不同距离表现出完全不同的特征,而V/H的场地效应和上/下盘效应是由竖向和水平向地震动的场地效应和上/下盘效应的强弱不同造成的;加速度反应谱的V/H呈现出两个极值的"马鞍型",但在不同距离具有不同的特征,近场最大极值出现在高频段(t<0.1 s),而远场最大极值出现在低频段(t>1 s).中国未来一段时间竖向地震动的研究到应用的过程一方面可以不断完善竖向设计反应谱,另一方面可以考虑利用V/H的关系求关键点的强度.     

统一光滑反应谱及其在地震动合成中的应用

为改进目前抗震设计加速度反应谱的精度和统计特征在不同周期段有所差异以及由此合成的地震动的低阶谱在频谱特性方面不够真实等问题,基于相对位移反应谱线性模型及其与高阶谱的关系,提出采用唯一函数形式表示的统一光滑加速度反应谱,在此基础上提出兼顾位移谱特性的人工地震动合成方法.数据分析结果表明统一光滑谱具有形式简单、各周期段精度均较高等优点,由此生成地震动信号能够更综合准确地满足加速度谱、速度谱和位移谱的频谱特性需求,精度较高.统一光滑反应谱在函数形式、多阶谱、弹塑性谱精度及多维性等方面具备统一性,可以应用于结构抗震分析及地震动合成.     

竖向加速度设计反应谱研究

鉴于我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）未给出竖向加速度反应谱表达式这一现状,本文收集292组美国地区的强震记录,研究了各种地震环境下不同结构阻尼比对谱比取值（V/H）的影响,针对场地等单一影响因素统计得出谱比平均值并采用遗传算法进行最优拟合。以场地因素上的拟合谱比为基准谱比,考虑震中距、阻尼等因素取修正以建立各地震环境下的谱比建议式。应用我国10抗震规范中水平加速度反应谱表达式和本文的谱比建议式,本文列举了一个示例地震环境,并推导出竖向加速度设计反应谱建议式,研究成果可供我国抗震规范参考。     

多维地震动输入下结构地震反应分析

介绍了多维地震动作用下结构地震反应的分析方法,探讨了地面运动转动（扭转与摇摆）分量对对称空间框架结构地震反应的影响,得到了有规律性的结果,取得了一些新的认识。     

场地相关双规准化地震动加速度反应谱

在分别统计了美国西部强震记录与我国强震记录的基础上,研究了规准反应谱和双规准反应谱的特性,并将规准反应谱与双规准反应谱以及两国记录的平均双规准反应谱进行了对比分析．研究结果表明,不仅不同场地上的双规准反应谱十分接近,而且不同地震地质环境下的双规准反应谱也基本相同,双规准反应谱比通常的规准反应谱更能反映地震动反应谱的规律性．这不仅有利于认识地震动的特性,还可使基于场地的抗震设计谱大大简化．     

相位非平稳人造地震动反应谱拟合技术研究

采用完全非平稳人造地震动技术,就是在传统的考虑幅值非平稳特性拟合目标反应谱的基础上,根据不同的场地条件和地震环境,引入实际强震或地震记录提取的非平稳的相位来共同拟合目标反应谱．本项研究技术将20多年来通用人造地震动的技术进行了实用性改进,建立了人造地震动与强震、测震记录的应有联系,使天然地震记录数据的推广应用有了更多的渠道和技术保证,可以直接应用于防震减灾工程实际．     

基于双规准反应谱的抗震设计谱

以千余条水平分量地震动记录为数据基础,考虑场地条件,距离和震级的影响,对地震动的加速度规准反应谱和双规准反应谱进行了研究.规准反应谱明显受到场地条件,距离和震级的影响,但场地、距离和震级影响下的平均双规准谱之间却表现出良好的一致性,基于此建议了统一的双规准设计谱模型.考虑阻尼比的影响和与现行规范设计谱的衔接,建议了可供工程设计参考使用的抗震设计谱,并与现行规范设计谱进行了比较.     

场地条件对抗震设计反应谱最大值的影响

本文利用日本KIK-NET台网85个台站242组强震记录,按照我国2001抗震规范进行场地分类,分别计算每个场地地下基岩与地表阻尼比为5%的加速度反应谱,并按照地下基岩输人地震动PGA的大小分为四个区间,研究每个区间场地条件对地表加速度反应谱的影响:Ⅱ类场地在短周期对地震动的放大作用最大,Ⅲ类场地次之,I类场地最小.结果表明反应谱最大值应随场地类别进行调整,最后给出了不同类别场地设计反应谱最大值的场地系数建议值.     

一种基于卷积神经网络的谱匹配地震动选取方法

选取与目标设计谱匹配的地震动记录是建筑结构抗震分析与设计中的重要问题之一。鉴于卷积神经网络在图像识别与分类领域具有突出的性能,本文提出了一种基于卷积神经网络的谱匹配地震动选取方法以考虑反应谱图像的二维特征。首先阐述了通过卷积神经网络进行谱匹配地震动选取的基本原理和训练数据的生成方法,然后讨论了Keras深度学习框架中11个神经网络结构在谱匹配地震动选取中的特性,最后采用Xception和InceptionResNetV2两种性能最优的网络结构从200次地震的11462条地震动水平分量中选取与我国规范设计谱相匹配的数据。研究表明,卷积神经网络能够有效地提取反应谱图像的特征,所选地震动平均反应谱与目标设计谱之间的差异较小。本文的研究工作可为工程实践中选取与目标设计谱匹配的地震动提供方法参考和技术支撑。     

非弹性反应谱衰减规律研究

为研究非弹性反应谱的特征,选用美国西部Californ ia州15次较大地震中的266条强地震动记录,建立了非弹性反应谱衰减规律.分析了场地条件、延性系数、震级及距离等参数对非弹性反应谱的影响.研究发现,随着场地变软或震级增大,非弹性反应谱增大;随着延性系数增加,非弹性反应谱降低,但延性系数增加到一定程度,谱值变化不大;随着距离增加,每个周期的非弹性反应谱值衰减很快.     

近断层方向性效应地震动双规准组合反应谱

为了给近断层设计谱的确定提供新的方法和参考依据,考虑场地条件的影响,分析了53 条具有典型近断层方向性效应特征的地震动记录的双规准组合反应谱的特征．相比传统的地震动加速度、速度和位移反应谱,组合反应谱的谱值与地震动的幅值相关性更强;双规准组合谱具有更低的统计变异性．最后,给出了基于双规准组合谱特征的近断层区场地相关设计谱模型．     

汉口地区长周期设计地震反应谱

从分析汉口地区所处的地震地质环境与场地岩土条件入手,考虑不同震级的潜在地震对场地长周期加速度反应谱的贡献,强调强地面运动记录长周期信号的可靠性,选用了102条水平向强地震动加速度记录.通过统计分析强震记录的平均加速度反应谱,建立了适用于柔性结构抗震设计的长周期地震加速度反应谱.     

竖向及水平地震作用下PSRC空腹桁架转换结构抗震性能分析

在"强转换"设计原则的基础上，提出预应力型钢混凝土（简称PSRC）空腹桁架转换层框架结构多道防线的划分和内力调整的具体方法：空腹桁架下弦梁和转换柱为最后一道防线；其次是转换层桁架中腹杆、上弦梁以及与其相连的上层框架柱；首道防线是转换层其他上抬框架梁柱。采用OpenSEES软件建立多榀有限元算例模型，进行水平与竖向地震共同作用下的弹塑性时程分析，研究其抗震性能以及竖向水平分量变化（V/H=0、0.65、1.2）产生的影响。研究结果表明：在罕遇及极罕遇地震水准下（V/H=0.65），结构可以避免整体和局部破坏，结构形成以上抬框架梁为主的混合耗能机制，总体实现了多道防线设防的设计思想。随着地震动竖向分量的增加，其影响主要表现在桁架下弦挠度显著增加，当竖向地震动较大时，其对上抬构件内力的附加影响应予以考虑。     

核设备设计地震动包络标准PSD的拟合及试验研究

核设备的抗震设计是核电厂抗震领域的一个重要问题,为了实现核电厂设备典型反应谱(RRS)匹配和标准功率谱密度(PSD)包络的设计地震动拟合,提出了一个标准PSD生成方法,该方法基于2014版《标准审查大纲》(SRP)建议的核电厂厂址设计地震动拟合方法,考虑迭代相关及随机相位谱对迭代收敛效率的影响,并通过在传统频域法拟合人...     

人工合成最不利地震动

输入地震动的选择和设计是应用时程分析法进行结构抗震研究至关重要的问题之一.文中针对重要结构或地震高危地区结构,提出一种考虑地震输入引起结构的地震反应或结构的地震性态趋于危险或最不利状态的地震动人工合成方法.通过三个要素:拟建场地天然地震动的相频特性;现行规范设计反应谱的幅频特性;拟建结构的卓越频率分量,人工合成最不利地震动.根据提出的数学模型编制了相应的计算程序.最后通过对某立交枢纽工程中的一座曲线匝道桥梁结构,人工合成其最不利地震动,进行相应的时程分析对比计算,例证了文中人工合成最不利地震动方法的有效性.