基于强震记录的长周期位移反应谱特征分析

高层建筑、大跨结构和大型储液罐等结构在长周期成分丰富的地震动作用下会产生大变形甚至破坏.基于位移的抗震设计相较于基于力的抗震设计更能反映结构和构件的性态,但其亟需可靠的长周期位移设计谱.为此,选取近年来国内外23次地震的数字强震记录1 787条,分析了不同震级和断层距下长周期位移反应谱(简称位移谱)特性,研究了场地条件对于位移谱的影响,最后对现有位移谱模型的适用性和可靠性进行评价.主要结论包括:震级和断层距主要影响位移谱的幅值;位移谱的形态与震级和断层距基本无关,表现为随着周期的增大位移谱先快速增长,随后缓慢增长,之后趋于稳定或稍微下降至地表峰值位移(PGD).采用PGD归一化的位移谱形态可由3个拐点周期划分为4个阶段,即快速上升段、缓慢上升段、下降段和稳定段.震级对以PGD归一化的位移谱的影响明显,随着震级的增大,归一化位移谱幅值增加,卓越周期变长;小震级(矩震级Mw≤6.5)时,卓越周期为1～2s;大震级(矩震级Mw＞6.5)时,卓越周期为6～10s,甚至更大.场地条件对位移谱的影响与断层距有关,近断层时,场地越硬位移谱幅值在中长周期段(如周期T＞5.0s)越低,但断层距大于100 km时,位移谱与场地条件基本无关;场地条件对归一化位移谱的影响基本可忽略.现有归一化位移谱模型尚存在一定局限:曹加良模型未考虑震级对位移谱模式的影响,且模型不能模拟位移谱在长周期段下降并至PGD的过程;Faccioli模型对于矩震级Mw≥6.5时位移谱特征认识不够,10s周期时位移谱并未达到峰值.     

基于强震记录的统计分析及非定常反应谱研究

强震观测是地震工程学的基础。在汶川地震中,全国的强震观测台站记录下了许多的强震记录,给强震记录分析提供了很好的数据基础。地震反应谱理论是对加速度记录特性进行深入研究分析后而取得的一个重要成果,是结构抗震分析的主要方法。然而传统反应谱理论中结构地震反应最大值仅仅是周期的函数,没有考虑持时要素对反应谱的影响。鉴于此,提出非定常反应谱的概念,它是在常规反应谱的基础之上引入时间因素,将地震动分段来研究,充分表现出反应谱的时变特性。最后以汶川地震强震记录为背景提出两种方法研究持时要素对反应谱的影响。     

基于云南省强震记录的结构设计反应谱研究

云南地震频发,是全国震害最为严重的省份之一,为了降低地震灾害,近年来云南省大力推广建筑减隔震技术。为了研究适用于云南地区的结构设计反应谱,通过云南地震局收集了自2007年以来云南地区的强震记录共2000余条,对不同场地类别、震级和震中距的强震记录做了分类。通过最小二乘法标定得到了不同场地和设计分组下的场地反应谱,结果显示云南地区反应谱动力放大系数、衰减指数和阻尼调整系数与场地类别没有明显相关性;建议将云南地区反应谱特征周期取值在建筑抗震设计规范的基础上增加0. 06s。拟合了不同阻尼比下的衰减指数和DRF谱均值得到衰减指数公式和阻尼调整系数公式。     

长周期结构地震反应的特点与反应谱

讨论长周期结构地震反应的特点,分析我国建筑抗震设计规范中反应谱存在的主要缺陷。对反应谱进行人为的改变,会导致地震动特性的失真。我国规范反应谱的长周期段由于人为的调整,改变了地震动的统计特性,导致加速度反应谱对应的功率谱在长周期段异常,也导致长周期结构在地震作用下的计算位移偏大。抗震规范所规定的最小地震剪力系数仅与地震影响系数的最大值α_max相关,而与场地类别无关,有悖于软土场地上结构地震反应大于硬土场地上地震反应的一般规律。由加速度谱S_a、拟速度谱S _v和位移谱Sd之间的拟谱关系,给出了具有较长周期段(T延长至约10 s)的反应谱建议,可供规范修订时参考。工程算例表明,依据建议的反应谱进行结构的位移验算是可行的。     

不同阻尼比长周期抗震设计反应谱研究

一、前言地震反应谱理论是现阶段建筑抗震设计的基本理论。我国新修订的《建筑抗震设计规范 GBJ11-89》(以下简称89规范)提出了反映地震和场地特征的地震影响系数α曲线,它是设计反应谱的具体表达,其周期范围是0～3s,阻尼比=5%,适用于一般的砖石结构和钢筋混凝土结构。对于具有较长自振周期或结构阻尼比不同于5%的其     

基于位移模式的改进能力谱法结构位移反应分析

能力谱法是基于性能抗震设计方法中结构位移反应分析的有效方法之一。为了克服常规的能力谱法在评估结构地震反应时只考虑结构第一振型的局限性,本文作者提出了基于位移模式的改进能力谱法,引入考虑多振型的位移模式,介绍了该方法的实施步骤,基于位移模式对结构进行Pushover分析得到体系的能力曲线,采用等效阻尼比和延性系数得到需求谱,从而计算结构的位移响应,并通过算例验证本文所提出方法计算结果的可靠性。     

规范反应谱长周期部分修正方法的探讨

为将反应谱方法应用于长周期大跨度桥梁结构的抗震设计,本文探讨了对现有公路工程抗震设计规范中地震反应谱的长周期段进行修正的方法.数字化强震记录反应谱的计算结果表明,地震动水平分量的位移反应谱可以有一个明显的峰点.同时当周期无限长时,地震动相对位移反应谱应等于地面运动位移最大值.以此为基础,增加了表达长周期地震动反应谱特性的参数.经过修正和补充的规范化反应谱可用于长周期大跨度桥梁结构的抗震设计.     

基于谱比法的我国强震台站场地分类

 目前我国强震台网的部分台站场地资料尚不完整,很大程度限制了我国强震数据的广泛应用。为改变这一现状,本文利用日本KiK-net台站的场地钻孔资料和强震记录,按照我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对其中279个台站进行了场地分类,首次利用谱比法统计出了我国I,II,III三类场地的标准谱比曲线,并通过分析谱比曲线卓越周期、谱比峰值和谱形差异,提出了适合我国抗震规范场地类别划分的经验方法。利用四川地区的强震台站钻孔资料进行方法验证,说明地域性差异对场地分类方法准确率的影响不大。最后,处理了中国大陆2007-2011年间的强震记录,按照本文方法对我国113个强震台站进行了场地分类。     

基于汶川地震记录及遗传算法的加速度设计反应谱

现行加速度反应谱的长周期段太短且其取值出现需要抬高和降低两种大相径庭的研究结论;反应谱的特征周期(T_g)与动力放大系数(b)取值也存在争议。该文从中国国家强震动台网中心（CSMNC）数据库中筛选汶川地震主震记录421条,根据地面运动峰值加速度、场地和地震分组对地震记录进行分类,计算常规地震记录与长周期地震动记录的反应谱,与规范反应谱对比。同时,基于遗传算法和a_max-T_g四阶段拟合模型,利用得到的地震记录进行设计反应谱拟合,并对设计反应谱拟合模型的各种参数进行标定和校验,对规范设计谱的主要特征参数给出修正建议。研究结果表明：常规地震动计算得到的反应谱长周期段的值比规范设计反应谱要低,而长周期地震动反应谱的长周期段的值比规范设计谱要高,揭示了两种不同研究结论的根源;拟合得到的加速度设计谱与实际反应谱吻合程度要好于规范设计谱;说明了补充长周期地震动设计反应谱的必要性,为规范设计反应谱的修订提供参考。      

远场长周期地震动反应谱拐点特征周期研究

研究远场长周期地震动反应谱两个拐点周期的统计特征以及主要因素的影响规律。考虑震中距、震级和场地类型不同,筛选长周期成分丰富的破坏性浅源强震数字化记录,通过反应谱分析,基于Newmark-Hall模型计算加速度反应谱第一下降段特征点周期和第二下降段特征点周期,分析特征周期的变化规律。结果表明：第一下降段特征点周期和第二下降段特征点周期随震中距和震级的增大而增大,场地类型对第一下降段特征点周期有显著影响,而对第二下降段特征点周期的影响不显著;震中距和震级与第一和第二下降段特征点周期的秩相关性处于中等偏弱水平,表明该两个特征点周期随震中距和震级而变化,采用单一的震中距和震级估算设计反应谱的特征点周期,并非可靠;第一和第二下降段特征点周期的线性相关性为中等偏弱水平,现有规范以第一下降段特征点周期估算第二下降段特征点周期的线性模型并不适用于长周期地震动反应谱。考虑震中距、震级和场地类型的综合影响,给出了长周期地震动反应谱第一和第二下降段特征点周期的计算模型;依据四类场地上的统计平均值,给出第一和第二下降段特征点周期建议取值,可供规范修订时参考。     

结构需求概率危险性分析中强震记录选取研究#br#

目前结构性态地震工程中易损性曲线传统计算流程对强震记录选取不够重视,鲜有对目标场址地震概率危险性的考虑,因而以同时考虑地震概率危险性和结构自振周期特性的条件均值谱作为记录选取依据,将结果应用到IDA方法和条带法中,并与地震事件随机散布的传统云图法进行对比。以某八层平面框架作为算例,将云图法与IDA方法以及条带法在四种极限状态下的结构需求易损性曲线以及结构需求概率危险性曲线进行对比分析。其中,随机选取两组地震事件（M,R）分布范围相仿的强震记录进行云图法计算,二者结果由于不可控的地震动不确定性而存在显著差异,但IDA方法与条带法由于采用条件均值谱对地震动进行了控制,彼此结果基本一致,更符合实际工程场址的危险性需求,同时为后期不同区域的结构性态分析损失评估提供了依据。     

近场脉冲型地震动位移比谱特征研究

非弹性位移比谱是估计工程结构非弹性位移一种简单而有效的方法.以大量的地震动记录为基础,研究近场脉冲型地震动位移比谱的特征,同时考察场地条件、峰值地面速度与峰值地面加速度比(PGV/PGA)、峰值地面速度(PGV)和最大增量速度(MIV)对近场地震动位移比谱的影响.结果表明近场地震动的脉冲作用在0.2～1.5 s的周期段对位移比谱的影响最大,在此周期段,位移比谱增大了近20%左右;在其他周期段,近场地震动的脉冲作用对位移比谱的影响不明显.通过研究不同地震动参数对近场位移比谱的影响发现,峰值地面速度与峰值地面加速度比(PGV/PGA)是影响近场地震动位移比谱最大的参数,场地条件对近场地震动位移比谱的影响不大.     

基于强震数据的场地反应项分析及地震动参数预测

场地反应项是描述场地地震反应特征的定量指标,也是标识场地自身频谱特性的特征量。选取新西兰南岛Canterbury地区20个地震台站,搜集2010~2012年14次强震记录210条,借鉴现有的基于单台地震数据的地震动残差分析方法及FA 2010和BA 2008两个地震动预测方程,研究选取台站的场地反应项曲线（δS2Ss值）。结果显示δS2Ss值与场地条件及沉积土层特性相关,与选取的地震动预测方程基本无关;δS2Ss值越大场地对地震动的放大效应越明显;反之,δS2Ss值越小场地减震效应越明显。采用地震动预测方程预测具体特定场地的地震动参数时,其结果存在一定的偏差和不确定性,通过场地δS2Ss值对预测值进行修正,将场地自身地震反应特性考虑到地震动参数估计中;相对于地震动预测方程的预测值,δS2Ss值修正的地震动参数更吻合实际观测值。研究可以期为考虑场地效应的特定场地地震动参数预测以及特定场地PSHA计算提供一条可靠的途径。     

基于强震台阵记录的地震动空间相干函数实用模型

为寻求一种适用于不同类型场地的地震动空间相干函数实用模型,从美国、日本和我国台湾的密集型强震观测台阵的35次地震记录库中,选取1116条地震动记录,利用随机振动理论和数字信号处理技术对不同类型场地的地震动空间相干性问题进行了研究。通过对水平分量地震动和竖向分量地震动空间相干函数计算值的拟合,建立了一种适用于软土场地、一般场地和基岩场地的地震动空间相干函数实用模型,并进行了参数回归分析。分析结果表明：地震动场空间任意两点的相干性随着距离和频率的增大呈指数函数形式逐渐减弱;在软土场地、一般场地和基岩场地三类场地中,软土场地衰减最快,一般场地次之,基岩场地衰减最慢;基岩场地在距离20km处仍有较大的相干函数值;地震动水平分量的相干性要大于竖向分量的相干性。     

利用位移互等定理改进的超静定结构位移计算方法

结构力学中,超静定结构的位移计算常使用单位荷载法,即利用超静定的实际位移状态与虚拟单位力状态相配的传统方法计算位移。该方法用于计算承受复杂荷载的超静定结构时,计算工作量巨大。利用位移互等定理改进的单位荷载法——位移互等算法,将原结构承受的荷载作用于静定的任一力法基本结构上所得的状态,与作用于原结构的虚拟单位力状态相配计算位移。由于荷载转为作用在静定基本结构上,有效降低了计算工作量。该方法在结构力学教学中有一定的实际应用价值,为师生提供了一种可选的新方法,丰富了结构力学的教学内容。     

近断层速度脉冲地震作用下位移反应谱的研究

以424条速度脉冲记录作为统计样本,得到了弹性位移谱和等延性位移谱,并建立了与阻尼比、场地类别相对应的弹性位移谱的计算公式,分别计算了考虑及未考虑M效应影响的等延性位移谱,并进行对比分析,然后得到了等延性位移谱考虑P-△效应的修正公式,研究结果对近断层速度脉冲地震作用下结构的抗震设计具有很好的应用价值。     

长周期隔震结构基于反应谱理论的地震响应预测研究

在长周期基础隔震结构的地震响应计算或设计的某些阶段(如初步设计阶段或设计完成后的评估阶段),有必要建立一种地震响应实用计算方法,通过简单计算即能体现地震动长周期分量作用,提高隔震结构的地震安全性。通过选用合适的强震记录建立适合一定阻尼比和周期范围的、相应于规范设防烈度的相对位移、相对速度和绝对加速度反应谱,给出实用算式及地震动位移峰值和速度峰值;基于周期等效等准则,建立基础隔震结构的双质点系简化计算模型,推导简化计算模型参数、动力特性及地震响应的简化算式。建立基础隔震结构地震响应预测方法。利用建立的反应谱实用算式及两质点系计算模型的参数和动力特性的简化算式,可快速预测大阻尼比、长周期隔震结构地震响应。     

剪力墙直接基于位移的抗震设计

结合国内外地震设防水准和结构抗震性能目标,对基于性能的抗震设计理论进行了分析介绍,进而提出了一种剪力墙直接基于位移的抗震设计方法并作了具体阐述,为设计人员提供了一定的指导。