长周期结构远场地震强度调幅指标研究

针对远场地震采用峰值加速度(PGA)为强度指标不适用长周期结构的问题,本文选取了 10条远场地震记录分析了其各类反应谱特性,并结合双线性单自由度(SDOF)体系在远场地震下的最大响应与12种强度指标的相关性研究,提出将峰值速度(PGV)作为表征长周期结构远场地震强度的参数,进一步分别采用PGA与PGV作为强度调幅的方式...     

脉冲型地震动对隔震框架结构地震位移反应的影响分析

脉冲型地震动有着不同于一般地震动的特征。采用Seismo Struct建立某12层钢筋混凝土框架隔震结构模型,以集集地震中36条脉冲型地震动作为输入对其进行动力时程分析,分析了隔震结构的支座位移、楼层最大位移、层间位移等位移反应,研究位移反应与脉冲型地震动参数(峰值加速度、峰值速度、峰值速度与峰值加速度的比值、Arias强度、Housner强度、速度脉冲周期与自振周期的比值)的相关性。结果表明,峰值速度PGV和强度类指标HI与隔震结构位移反应的相关程度显著,建议增加PGV为隔震框架结构抗震设计选用地震动提供依据。     

斜拉桥地震响应与地震动参数相关性分析

对于斜拉桥结构而言,目前的研究很少能够给出与地震响应相关性较好的地震动参数,从而使得计算的结构风险并不合理。因而,对地震动参数与斜拉桥地震响应之间的相关性进行了研究。以一座主跨400 m的双塔斜拉桥为例,采用OpenSees建立了非线性的有限元模型,选取195条实测地震记录进行计算,提取了桥塔的剪力、弯矩、曲率、塔顶位移等响应,并对这些响应与地震动参数的相关性进行了分析。结果表明:目前常用的PGA、PGV、反应谱加速度峰值、反应谱速度峰值等参数与斜拉桥地震响应的相关性总体较好,但是仍存在一定的局限性;Housner强度、持续最大速度、Arias强度等参数与斜拉桥地震响应也有较好的相关性,可选为反映斜拉桥响应的地震动强度指标;而PGV/PGA、PGD和位移均方根值等参数与斜拉桥地震响应相关性很差,不宜选为地震动强度指标。     

基于SDOF体系考虑地震动持时的强度指标分析

文中从PEER地震动数据库选取60条具有不同持时的地震动记录,并将峰值加速度(PGA)统一调整为0.1g。基于OpenSees分析软件建立了周期分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0s的SDOF体系,并采用时程分析法研究了其加速度、速度、及位移响应。对基于这些响应的D_(s5-95%)与CAV、AI的相关性进行了分析。结果表明对于不同周期的SDOF体系,基于加速度峰值响应的D_(s5-95%)与CAV或AI之间的相关性最好,速度响应次之,位移响应最差,且相较于AI强度指标,D_(s5-95%)与CAV之间的整体相关性明显较好。表明在进行与结构地震动持时特性的相关研究时,可采用CAV强度指标。此外,建立长周期结构模型会更有利于考虑地震动持时特性的相关研究。     

基于汶川地震记录的地震动强度指标与SDOF体系响应的相关性

选择2008年5月12日汶川地震四川台站中峰值加速度值大于200Gal的18组水平地震动记录,对周期为1.0s、阻尼比为5%的双线性SDOF体系,利用时程分析方法分别计算其有代表性的地震响应指标,如加速度、速度和位移,利用统计分析方法研究不同地震动强度指标,如峰值加速度、累积绝对速度、Arias强度、速度谱强度、加速度谱强度、均方根加速度、特征强度及Housner强度等与线性、非线性响应最大值的相关性。结果表明,不同地震动强度指标与SDOF体系最大响应的相关性差别很大,其中速度谱强度、Housner强度与SDOF体系最大响应的相关性较好,而加速度谱强度、峰值加速度与SDOF体系最大响应的相关性较差。另外,速度谱强度和Housner强度对SDOF体系非线性最大响应的相关性明显好于其对于线性体系最大响应的相关性。因此,对传统的基于峰值加速度选择和调整时程分析输入地震动记录的合理性及可靠性需进一步探讨。     

超高层建筑地震动强度指标探讨

地震动强度指标是建筑结构抗震设计的重要依据。该文以弯-剪耦合梁模型为基础,建立超高层建筑的简化分析模型,分析不同地震动强度指标与超高层建筑结构抗震设计控制指标的相关性、离散度及其随结构基本周期的变化规律。并通过上海中心大厦(高632 m)的倒塌分析实例对不同地震动强度指标的适用性进行验证。结果表明:PGV与超高层结构的层间位移角响应具有较好的相关性,且离散度最小,可作为超高层建筑结构抗震分析和地震响应分析的地震动强度指标。     

近断层地震动反应谱特性与强度指标分析

通过对两类近断层地震动的弹性反应谱和滞回耗能谱特性进行分析,并与普通地震动的反应谱进行对比,得出两类近断层地震动对中长周期结构的加速度响应、动力响应、速度响应、位移响应以及滞回耗能的影响均比普通地震动大,且滑冲型地震动的位移响应明显比向前方向性地震动大。分别对两类近断层地震动的20个强度指标进行相关性分析,得出对于短周期结构,建议选择地面峰值加速度(PGA)作为分析用强度指标;对于中长周期结构,建议选择地面峰值速度(PGV)作为分析用强度指标。     

结构附设粘滞阻尼器的支撑刚度取值范围研究

综合考虑粘滞阻尼器减震装置参数(阻尼系数c_d、速度指数α_0)、结构非线性(强度折减系数R、结构屈服后与屈服前刚度之比α_1)等因素,分别建立弹性和弹塑性SDOF体系计算模型,系统研究了粘滞阻尼器支撑刚度k_b的变化对结构地震响应的影响规律,并建议了k_b的最小取值范围,最后通过具体算例验证了其适用性和准确性。该建议可供设计人员在采用非线性粘滞阻尼器进行减震结构设计时参考。     

基于系列地震试验基础隔震结构的减震性能及地震波参数的影响研究

为了研究基础隔震结构的减震性能及地震波参数的影响,对1个基础隔震结构模型进行了一系列工况的振动台试验。以隔震结构的减震率为指标,分析近场和远场地震下其减震性能的变化,研究相同地震动强度下平均周期、卓越周期、地震动峰值速度与峰值加速度之比、断层距和地震波方向对其减震性能的影响,分析不同地震动强度和多维地震输入下其减震性能的变化,探讨系列地震下其减震性能的退化。研究结果表明,与远场地震相比,近场地震下基础隔震结构模型的减震率相对较低,其减震性能相对较差;地震波参数中卓越周期、断层距和地震动峰值速度与峰值加速度之比及地震动强度对其减震性能的影响明显,宜作为隔震结构减震性能的主要影响因素;系列地震试验表明铅芯橡胶支座具有良好的抗性能退化能力,可以确保隔震结构的减震性能的稳定性。     

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.     

超高层结构地震响应与地震动强度指标相关性研究

作为性能化抗震设计方法中的重要内容,地震动强度指标将地面运动的各项特性与结构地震响应紧密地联系起来。在总结分析地震动强度指标研究现状及问题的基础上,针对框架-核心筒结构,本文探究了地震作用下结构的多种地震响应与不同地震动强度指标之间的相关性及其变化规律。通过分析给出了不同周期段超高层建筑在抗震分析中地震动强度指标的选取建议。     

浅埋地铁车站地下框架结构抗震设计的最优地震动强度指标

本文旨在研究浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析中的最优地震动强度指标。基于ABAQUS/Standard软件平台，建立地下框架结构土-结构相互作用分析的二维模型，采用非线性动力时程分析方法获得了3种断面的地铁车站框架结构在22条远场地震动记录激励下的非线性地震反应数据。以峰值层间位移角作为结构损伤参数，基于效率性、实用性、有益性及充分性对15种地震动强度指标进行了检验分析。结果表明：PGA最适合作为地震动强度指标进行浅埋地铁车站地下框架结构的概率地震需求分析，速度反应谱与PGV可作为备选强度指标；PGD、位移均方根、速度平方积分，与位移平方积分等强度指标均未能满足充分性检验，不适用于浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析。上述结论可对指导浅埋地下结构基于性能的抗震设计、发展和完善现有地下结构概率地震需求模型地震动强度指标的确定方法提供有价值的参考。     

地震波参数对基础隔震体系的减震效果影响#br# 研究与试验验证

为研究地震波参数对基础隔震体系的动力响应和减震效果影响,选取集集地震中16条地震波作为输入,采用单自由度体系对基础隔震体系进行数值分析,主要分析地震波参数中卓越周期、平均周期、地震动峰值速度与峰值加速度之比和断层距及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响,并进行振动台试验验证。结果表明：地震波参数中卓越周期、平均周期、断层距和地震动峰值速度与峰值加速度之比及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响明显,均具有较强的相关性。同幅值下地震动峰值速度与峰值加速度之比对其减震效果的影响最显著,可以作为评价基础隔震体系的减震效果的主要指标。远场地震波和普通近场地震波下随地震波幅值的增大减震率增大,达到一定的数值后减震率基本稳定,减震效果较好;脉冲型近场地震波作用下其减震效果最差;试验分析结果与数值分析结果基本一致,表明分析结果的合理性和可靠性。     

采用粘滞阻尼器的框架结构消能减震设计

介绍了高烈度区某框架结构采用粘滞阻尼器的消能减震设计。借助有限元分析软件MIDAS Gen建立原结构模型和增设粘滞阻尼器的减震结构模型,采用时程分析法进行研究,分析多遇地震和罕遇地震作用下结构的抗震性能。研究结果表明:在地震作用下,粘滞阻尼器可大量耗散地震动能量,降低结构的地震响应,减震效果较为显著,结构抗震性能满足预期性能目标。     

主余震序列作用对剪力墙结构动力响应影响分析

为了研究主余震序列作用对高层剪力墙结构动力响应的影响,以某超高层作为研究基础建立了其动力弹塑性分析模型,开展了相关研究工作。选取10个真实主余震序列作用事件,构造了14条主余震序列作用作为输入的地震荷载;以PGA、PGV、PGA/PGV等作为表征地震动强度的指标,计算了结构在主余震序列作用及仅主震作用下的结构塑性耗能、最大残余层间位移角的增量损伤比及Karl Pearson相关系数;分析了主余震序列作用下结构塑性耗能及最大残余层间位移角的特点和地震动强度指标与增量损伤比的相关性。结果表明,主余震序列作用加剧了结构损伤,其塑性耗能增量平均达24%～28%;主余震序列作用下结构最大残余层间位移角有可能增大,也有可能减少。基于塑性耗能的结构主余震增量损伤比与PGV、SED、S_I等速度相关的地震动强度表征指标均表现出了较强的相关性,可考虑作为选择和调整主余震序列作用地震波的指标;基于最大残余层间位移角的结构主余震增量损伤比则与地震动强度指标相关性较弱。     

地震动强度参数与地铁车站结构动力响应指标分析

影响地铁车站动力响应的地震动强度参数有多种,研究地震动强度参数和结构地震响应指标的关联性对地下结构抗震设计具有重要的现实意义。为了研究近场地震动作用下适用于评价地铁地下车站的地震动强度参数,以大开地铁车站为原型,基于非线性时程分析结果,通过对22个地震动强度参数与结构地震响应指标进行双对数线性回归分析,从有效性、实用性和效益性对地震动强度参数与结构地震响应指标进行分析评价。研究结果表明:以地表峰值加速度PGA为代表的加速度型地震动参数以和加速度谱强度ASI为代表的谱相关型地震动参数更适合用于研究单层地铁车站结构,适合用于预测结构在地震作用下的动力响应;顶底板层间位移角、中柱底部剪力和中柱底部弯矩适合作为预测地铁地下结构的动力响应指标。     

梁式桥抗震设计的地震能量反应谱分析

合理选取4类场地320条强震记录,研究地震动特性和恢复力模型动力参数对弹塑性SDOF体系的地震能量响应及其分配规律的影响,得到如下结论:1对于弹塑性SDOF体系,只要给出某一标准设防烈度的地震能量反应谱,其他设防烈度的能量反应谱可以根据PGA设防烈度与PGA标准烈度比值的平方调整得到;2可忽略屈服后刚度比对结构地震能量响应及其分配规律的影响;3阻尼比对地震总输入能的影响不大,但却对阻尼和滞回耗能有较大影响;4弹性和弹塑性SDOF体系的地震总输入能存在一定差别的,不能忽略结构延性对地震总输入能的影响;5低延性结构的延性能力的增加将会大幅提高其滞回耗能能力。在此基础上,采用非线性能量反应时程分析方法,建立适用于我国梁式桥抗震设计的地震总输入能谱、能量折减系数谱、滞回耗能谱和滞回耗能比谱,并为梁式桥基于能量的抗震设计提供以下建议:在采用能量方法对梁式桥进行抗震设计,因尽量使结构周期超过临界周期,以避免结构弹塑性地震输入总能量被放大;同时,还应控制梁式桥的延性不宜过大或过小。     

高烈度区某办公楼消能减震设计

宿迁市某高层办公楼采用混凝土框剪结构,位于高烈度区,采用粘滞阻尼墙消能减震设计。根据结构特点,制定减震方案并确定减震目标;采用规范算法、能量对比法计算得到粘滞阻尼墙在多遇地震作用下的附加阻尼比。采用ETABS软件分析多遇地震作用下的结构响应、MIDAS软件分析罕遇地震作用下的结构响应。得到结论:1)粘滞阻尼墙减震方案能够满足结构在多遇地震和罕遇地震下的减震目标;2)采用减震设计后,主体结构在大震下抗震性能较好,满足现行规范要求。     

基于速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型

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数据库及汶川地震动记录中提取出了196条速度脉冲地震动数据;基于Newmark非耦合滑动模型,考虑土体非线性特征。通过计算速度脉冲地震动作用下不同强度(k_y)及初始自振周期(T_s)边坡模型的地震位移,对比分析了边坡地震位移与速度脉冲地震动参数之间的相关性,并建立了适用于近断层速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型。结果表明：既有边坡地震位移预测模型低估了近断层速度脉冲地震动引起的位移值,而用于预测近断层非脉冲地震动引起的边坡地震位移离散较小;近断层速度脉冲地震动引起的边坡地震位移与其速度脉冲特性密切相关,地震位移与速度脉冲地震动参数(峰值速度PGV)相关性最好;采用1.5倍边坡自振周期对应的加速度反应谱(S_a(1.5T_s))和 PGV分别代表速度脉冲地震动的频谱成分及速度脉冲特征,能够综合反映速度脉冲地震动对边坡地震位移的影响;建立了基于边坡参数(k_y, T_s)和脉冲地震动参数(PGV, S_a(1.5T_s))的边坡地震位移预测模型,为考虑近断层地震动速度脉冲特性影响的边坡地震位移概率灾害分析提供了基础。     

近断层地震动对基础隔震结构地震反应的影响

采用Open Sees对基础隔震结构进行了不同类型地震动作用下的地震反应分析,研究了近断层脉冲型地震动及其特性对结构地震反应的影响,表明近断层脉冲型地震动对基础隔震结构的地震反应有较大影响,甚至可能造成支座由于水平变形较大而导致其破坏,使基础隔震结构的隔震效果有所降低;在罕遇地震作用下,结构的地震响应随近断层地震动的PGV/PGA和PGD/PGA的增大而明显增大,其中PGV/PGA和PGD/PGA对支座位移的影响最大。因而,在近断层区域进行基础隔震结构设计时,应重点考虑地震动的脉冲效应对结构地震反应的影响。