阶梯地形成层场地的斜入射地震动输入方法

基于黏性边界和地震动斜入射时水平成层场地反应算法,发展了一种阶梯地形成层场地的斜入射地震动输入方法,即两个侧面人工边界处采用各自高度水平成层场地的自由场反应作为输入,底面人工边界处采用入射波场作为输入。由于该方法是近似地震动输入方法,分析了人工边界位置、输入地震动、地震动入射角度、地表斜坡倾角及场地分层特性变化对该方法精度的影响。结果表明,平面SV地震波输入条件下,针对该文研究的各种工况,地表最大位移峰值误差均小于5%,说明提出的斜入射地震动输入方法精度较高,可用于阶梯地形成层场地的地震反应分析。     

考虑谱形影响的地震动强度指标研究进展

合理地选择与调整地震动记录是影响结构弹塑性时程分析结果可靠性的重要因素之一。该文首先选择15条地震动记录作为输入,以基本周期T₁对应的谱加速度S_a(T₁)作为地震动强度指标来调整原始地震动记录,对一榀六层三跨钢筋混凝土平面框架结构进行了增量动力分析,分析了结构线性和非线性地震响应指标如最大层间位移角与不同周期处谱加速度值的相关性。分析结果表明,不同周期处谱加速度值与结构地震响应的相关性不同,且相关程度与结构是否进入非线性和进入非线性的程度有关。这一结果表明,由于高阶振型的影响或进入非线性阶段的周期延长效应,仅按单一强度指标如S_a(T₁)调整地震动记录对结构进行动力分析,所得结果的离散性必然较大。因此发展考虑地震动谱形特征的强度指标是进一步完善结构地震反应分析和抗震性能评估的基础。基于此,该文较为系统地对目前已提出的能够考虑谱形的地震动强度指标及其应用现状进行了综述总结,以期为我国开展合理的地震动记录选择与调整等研究提供一定的参考。     

场地条件校正的地震动快速评估方法研究

地表峰值加速度PGA是工程地震预警、烈度速报及结构抗震设计的重要指标参数。搜集整理日本Kik-net台网的地震记录,以我国抗震规范中采用的场地覆盖层厚度D和等效剪切波速Vse为场地特征参数,以基岩加速度峰值PBA为输入地震动强度指标,基于分类回归树CART算法,建立了以地表PGA阈值分别为40 gal、80 gal及120 gal的场地条件修正的地震动预警方法,并给出了参数指标的取值范围。通过对搜集的数据进行回判检验,3种地震强度下总体预警成功率分别为84.7%、90.1%和93.6%。采用我国川滇地区强震数据验证该方法的可靠性,结果显示总体成功率分别为88.4%、92.3%和93.4%。     

影响地震动空间变化特性的效应研究

通过一个两跨连续梁的算例，分析了地震动空间变化特性的不同效应的影响。认为：考虑非一致激励，在结构风度较小时，对连续梁的弯矩响应是有得的，且行波效应的影响更为重用，在结构刚度很大时，对连续梁的弯矩呼应是不利的，且有相干效应的影响更为重要；在连续梁的弯矩响应组成中，拟静力与动力交叉项的贡献较小为负值，忽略其贡献对连续梁的内力响应是偏安全的；在连续梁的位移响应组成中，拟静力响应的贡献占绝对主导地位。     

海底与陆地地震动反应谱比定量分析

为了研究海底地震动与陆地地震动反应谱统计特性的差异,选取日本相模湾地区K-net的922组海底地震动记录和KiK-net的4 599组陆地地震动记录,通过对海底与陆地地震动标准化弹性加速度反应谱以及弹塑性反应谱的对比分析表明:弹性反应谱的海陆谱比变异较小,平均值可作为定量对比关系;当周期小于0.5 s时海域与陆地地震动...     

爆破震动效应对建筑物的影响

介绍了爆破地震效应的研究概况,论述了爆破地震对建筑物的影响因素。利用支撑爆破中三次爆破震动的监测数据,拟合了速度、加速度和位移反应谱曲线。文中对这些反应谱曲线进行了分析和比较,讨论了爆破地震效应对建筑物的影响。同时,阐述了爆破震动下建筑物的频谱特性。由频谱分析可以看出,建筑物整个结构的运动峰值在11Hz左右,其功率谱密度大约是地面的38倍。     

爆破震动效应对建筑物的影响

介绍了爆破地震效应的研究概况,论述了爆破地震对建筑物的影响因素。利用支撑爆破中三次爆破震动的监测数据,拟合了速度、加速度和位移反应谱曲线。文中对这些反应谱曲线进行了分析和比较,讨论了爆破地震效应对建筑物的影响。同时,阐述了爆破震动下建筑物的频谱特性。由频谱分析可以看出,建筑物整个结构的运动峰值在11Hz左右,其功率谱密度大约是地面的38倍。     

场地条件对建筑物爆破震动响应的影响

根据在迁安露天矿多次爆破震动监测所得的数据 ,研究了场地土层条件对建筑物爆破震动响应的影响 ,并从理论上进行了分析。实测结果和理论分析都表明 ,场地土层的存在和随着覆盖层厚度的增加 ,将使爆破震动响应增大 ,建筑物遭受破坏的可能性增高     

场地条件对建筑物爆破震动响应的影响

根据在迁安露天矿多次爆破震动监测所得的数据 ,研究了场地土层条件对建筑物爆破震动响应的影响 ,并从理论上进行了分析。实测结果和理论分析都表明 ,场地土层的存在和随着覆盖层厚度的增加 ,将使爆破震动响应增大 ,建筑物遭受破坏的可能性增高     

基于地震动预测残差分析的工程场地分类标准检验与评价

各国抗震设计规范采用不同的指标定义场地分类标准,以中、日、美三国的标准最具有代表性,其能否合理体现相同类别内场地放大的集中性、不同类别间场地放大的差异性鲜见有研究开展检验与评价。针对此问题,利用日本KiK-net台网的强震动记录和台站的钻孔资料,分别以三国分类标准划分台站场地类别,基于地震动预测残差分析方法计算台站的真实场地放大因子,比较分析不同分类标准、不同场地类别的场地放大因子均值及标准差分布情况。得到如下结论：在PGA和SA的短周期段(T<0.1 s),以场地自振周期T_S作为分类指标的日本规范没有体现出不同类别间场地放大效应的差异性,以地表20 m内等效剪切波速V_SE及覆盖层厚度双指标的中国规范和以地表30 m以内平均剪切波速V_S30为指标的美国规范均能较好地反映不同类别间场地放大效应的差异性;日本规范在整体上体现相同场地类别内场地放大的集中性方面表现最好,对于长周期(T>2 s)地震动,中国规范则表现最优越;中国III类场地对中长周期地震动的放大体现出较大离散性,分类标准合理性还需要进一步深入分析。研...     

地震动方向对海上风力发电机动力响应的影响

叶轮-塔架耦合及气动阻尼作用使得海上风力发电机前后向、侧向动力特性存在差别.针对NREL5MW单桩式海上风力发电机,通过理论分析,探讨海上风力发电机前后向与侧向振型、阻尼特性的差异;然后,针对停机和运行两种工作状态,采用气动-伺服-水动-弹性完全耦合方法,分析输入地震动方向影响海上风力发电机结构动力响应的规律,探讨最不...     

海域地震动长周期特性及其强度指标研究

为了分析海域地震动的长周期特性。选取893条三分量海域地震动记录,识别出其中长周期特性明显的水平和竖向海域地震动,比较了海域长周期地震动的动力放大系数谱和抗震设计规范谱的差异,研究了海域地震动强度指标PGA(Peak Ground Acceleration),PGV(Peak Ground Velocity),PGD(Peak Ground Displacement)与不同强度折减系数下的弹塑性单自由度体系的最大变形需求间的相关性。分析结果表明:由浅源远场强震(震源深度小于45 km,震中距大于120 km,且矩震级大于6.2)产生的海域地震动的长周期特性十分突出,其动力放大系数谱在长周期段(2~10 s)明显超过了抗震设计规范谱的取值,且竖向地震动的长周期特性比水平向地震动更显著;PGD和单自由度体系的最大变形需求的相关性在长周期段最好,因此建议选用PGD作为海域远场长周期地震动的抗震分析强度指标。     

Identification of resonant earthquake ground motion

Resonant ground motion has been observed in earthquake records measured at several parts of the world. This class of ground motion is characterized by its energy being contained in a narrow frequency band. This paper develops measures to quantify the frequency content of the ground motion using the entropy principle and the dispersion index. These measures are based on the geometric properties of the power spectral density function of the ground acceleration. The application of these measures to quantify the frequency content of random earthquake models is demonstrated first. Subsequently, these measures are used to quantify the frequency content of the ground acceleration for near-field records measured at rock and soil sites, short-duration and long-duration earthquakes.     

空间地震动场的相干性研究

摘 要 地震动的空间变化受震源破裂过程、传播途径和场地条件等因素影响,目前地震动场的相干性研究大多是用台阵实测数据,不具有普适性。本文采用震源位错模型,利用数值方法模拟均匀单一介质随机地震动场的理论地震图,通过对大量计算数据的分析,研究地表地震动场的空间相干性。分析结果表明：本文数值模拟结果所反应的地震动空间相干性规律与实测数据所反应的规律基本吻合,表明本文分析方法和模型的合理性。同时空间地震动场相干性随地震波的传播方向存在各向异性,断层走向是空间地震动场相干性的重要影响因素。本文方法是对地震动场相干性具有普适性的一个尝试。     

地下管道随机反应与动力可靠性分析

城市供水管网是生命线工程的重要组成部分,由于受到工程场地地震动随机性的影响,其系统结构响应和服务功能也应呈现显著的随机性。传统的埋地管线地震反应分析既不能考虑管网拓扑结构的影响,也难以反映随机地震动的作用,同时,管线的结构响应未能落实到系统的功能性评价之上。为了解决上述三个难题,该文在工程场地地震动随机场物理模型的基础之上,通过引入埋地管网地震反应分析模型,结合概率密度演化方法,实现了具有非线性特性的埋地管网的随机地震反应分析;进而,结合管网流体的瞬变流分析理论,实现了城市供水管网的动态抗震功能反应分析,为供水管网的抗震功能可靠度研究奠定了基础。     

震源参数对地震动相干函数的影响

基于运动学震源模型,以弹性半空间作为传播介质模型,采用显式有限元数值模拟方法进行强地面震动数值模拟,根据模拟结果考察了震源深度、断层破裂子源大小、破裂速度和断层走向等震源参数对地震动相干函数的影响,结果表明:震源深度和断层走向对相干函数的影响较大。并根据统计结果给出了一个基岩地震动的相干函数模型。     

面向地震动记录和模拟地震动的工程随机地震动数据库研究

收集了来自156次地震的共计7 778条水平加速度记录.分别采用基于能量分布和震级-距离的地震动记录聚类分析方法,将7 778条水平加速度记录划分为12组,作为地震动记录数据库的基础数据.基于工程随机地震动的物理模型,采用窄带波群叠加方法合成了不同场地类别、震级和传播距离下的24组模拟地震动,包括100条每组的12个小...     

长周期地震动下软夹层地基的层间隔震结构振动台试验研究

长周期地震动易使隔震结构地震响应强烈,考虑土-结构相互作用（SSI效应）后隔震结构可能更不利。为探究长周期地震动下软弱夹层地基SSI效应对层间隔震结构的动力响应规律及减震性能的影响,开展刚性、软夹层地基上大底盘单塔楼层间隔震结构的数值模拟和振动台试验。结果表明：考虑SSI效应后结构的自振周期较刚性地基增大,但采用隔震技术后延长的周期倍数降低;软夹层地基对输入地震动具有明显放大和滤波效应,与地震动的峰值和频谱特性相关;SSI效应对层间隔震结构的地震响应以放大作用为主,对下部底盘和隔震层的影响较大;考虑SSI效应后长周期地震动下隔震结构的地震响应较普通地震动更为强烈,减震效果变差,特别是近场脉冲地震动下隔震层位移超限,体系发生失效破坏。     

Stochastic process models for earthquake ground motion

In this paper we present a review of stochastic process models proposed for the simulation of seismic ground motion. The models reviewed include those based on filtered white noise processes, filtered Poisson processes, spectral representation of stochastic processes, and finally those based on stochastic wave theory. Mathematical expressions are provided for all models along with comments on their usefulness, advantages and disadvantages.Together with the review of auto-regressive moving-average models by F. Kozin in this PEM review series on earthquake engineering (June issue), this paper represents an overview of stochastic models of earthquake ground motion, which is hopefully of some use to researchers as well as practitioners.     

Seismic source mechanisms and ground motion models

A summary of the recently developed analytical models for the prediction of strong ground motions is presented in this paper. The models are classified into two groups: The first describes root mean square, peak values and Fourier spectra of ground accelerations and velocities, whereas the second develops power spectral densities, cross correlation coefficients and spatial variations of ground motions. Several source models used in the inverse problem, namely the problem of inferring source mechanisms from recorded data, are also discussed.