空间相关多点地震动时程的快速合成及检验

基于随机理论中功率谱、傅立叶幅值谱及相位谱之间的关系,建立了与现行建筑抗震设计规范反应谱相对应、考虑地震动空间作用的地震波合成技术,并重点阐述了快速傅立叶变换技术(FFT)在地震波合成中的应用。针对目前对人工合成地震波检验主要集中在频域中的相干性检验,提出了对人工合成地震波在时域进行相关性检验的必要性。利用MATLAB编制了与规范反应谱相对应的地震波合成及检验程序,并对该程序的各项功能进行了数值验证。     

工程抗震标准设计反应谱的统计误差

地震作用下的工程结构动力反应分析,一般有两种计算方法:一是根据设计地震动时间过程,直接计算结构物的动力反应,它主要用于大坝、核电站、高层建筑等重要结构物的抗震设计;二是将结构物的地震反应用若干振型反应的叠加来近似,它主要用于大量中、小型工业与民用建筑的抗震设计。设计地震反应谱不仅是后一种方法的基础,而且在为前一种方法提供设计地震动时间过程时也极为重要,例如人工合成地震波或选     

基于反应谱的土与结构相互作用体系演变随机激励响应

利用功率谱与反应谱的转换关系,建立了演变随机过程输入功率谱密度函数表达式,提出了分析土与结构相互作用体系演变随机过程的反应谱分析方法,该方法利用新规范中的加速度反应谱作为目标谱,计算与之相对的功率谱并按该功率谱作为地震输入谱进行土与结构相互作用体系随机地震反应分析.研究表明,该方法反映了地震动和相互作用体系的动力特性,是进行土与结构相互作用体系随机地震反应分析的一种有效方法.     

工程结构抗震分析的实用地震动功率谱模型

结合我国现行抗震规范的场地划分,提出了一种将非平稳随机地震动等效为平稳随机过程的地震动功率谱模型,导出了谱强度与最大地面运动加速度均值、地震烈度和地震水准的关系,并考虑了部分相干效应、行波效应等空间相关特性的影响。结合工程实例,对比反应谱法验证了自功率谱模型的准确性。该模型可用于空间结构的单一激励或多点激励的随机地震反应分析,具有较高的实用价值。     

用时变功率谱拟合地震动

Kameda利用多重滤波技术计算地震动的时变功率谱 ,建立了合成地震加速度模型 ,Sugito发展了此模型预测岩石场地地震动。本文作者以他们的工作为基础所建议的模型 ,适用于给定设计谱的各类场地的非平稳地震动的合成 ,且所预测的地震动的反应谱能近似于场址设计谱。     

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。     

成层场地由基岩反应谱直接计算地表反应谱的等效线性化方法

以太平洋地震工程中心NGA强震数据库为基础，同时收集并分析处理了2008年汶川地震和2011年日本太平洋冲地震的强震记录。通过对近4000个水平地震记录的分析，获得了水平地震动峰值速度(PGV)与阻尼比5%的最大拟速度谱值的简便统计关系式，并与已有研究进行对比验证了该公式的适用性。为了将该公式应用到场地地震反应分析中，用该关系式对近场强震记录进行了回归分析并验证了其适用性。对于水平成层场地，利用笔者提出的PGV与最大拟速度谱的关系式以及速度与应变的近似关系，可由该层的反应谱计算其等效应变，从而可按照等效线性化方法的原理求得传递函数。以加速度反应谱与功率谱密度函数之间的相互转换关系为基础，以功率谱为载体，假定输入地震动为平稳随机过程，根据随机振动理论可由传递函数和输入功率谱算得各层的反应谱。对实际工程场地和竖向钻孔场地的分析表明，该方法有较好的计算精度和适用性。     

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.     

基于总输入能量谱与瞬时输入能量谱的设计谱修正

地震动中的长周期成分对长周期结构的影响不容忽视,现行的设计反应谱为了保证长周期结构抗震设计具备保守性,人为增大了特定频段和特定场地条件的谱值。针对目前设计谱的不足,依据线性单自由度体系的地震动总输入能量谱和瞬时输入能量谱,对规范反应谱5Tg～6s直线下降段提出调整方法。从具有速度 脉冲特征的长周期地震记录中选出能量谱值最大的地震记录加以说明,得到修正后的加速度谱与相应的拟速度谱和位移谱。建议的反应谱修正方法综合体现了总输入能量与瞬时输入能量的特征,对于工程结构设计具有重要的理论意义和实用价值。     

地下结构开发对场地地表反应谱影响研究

从抗震的角度来讲,地铁隧道等地下结构的建设,必然会引起场地土层以及邻近建筑物的地震动力响应发生变化.文章分析了地铁隧道建设前后,场地地表加速度和反应谱的变化情况.计算结果表明:与自由场地地震反应相比,隧道的建设对场地的地震反应特性有很大的影响,并与地震波的频谱特性有很大关系.文中初步给出了一些影响规律,为确定地铁附近已建或新建建筑的设计地震动参数提供了参考依据.建议在地铁等地下工程的规划和设计时考虑工程建设后对地表设计地震动的影响.     

结构地震反应分析中的反应谱理论

介绍了结构地震反应分析中的地震反应谱、设计反应谱等三种反应谱理论,并阐述了他们之间的相互联系和功能区别,论述了几种多自由度体系线性动力反应分析方法,为工程抗震设计提供了便捷、有效地分析手段。     

弹性与弹塑性动力时程分析方法中若干问题探讨

依据大量实际工程弹性、弹塑性动力时程分析经验,结合实际工程应用,探讨了弹性、弹塑性动力时程分析方法中的一些基本问题。针对性地分析了动力时程分析方法中地震波的离散性;地震波如何与反应谱曲线在统计意义上相符;人工模拟地震波方法及其工程应用;弹性、弹塑性时程分析法选取地震波的基本原则;弹性时程分析法地震波的选取数量;如何将反应谱分析结果与时程分析结果取较大值等方面的问题。通过大量的算例分析可以看出,正确地应用弹性、弹塑性动力时程分析方法需要从多个方面进行准确理解和把握,教条地应用很难发挥弹性、弹塑性动力时程分析应有的作用。     

混凝土坝-基岩地震动力相互作用时域有限元分析

混凝土坝地震响应分析是坝工安全评估的关键一步。坝与基岩动力相互作用对混凝土坝地震响应具有重要影响。因此,建立一个可考虑坝与基岩动力相互作用影响的数值分析方法是十分必要的。给出了分析混凝土坝–基岩系统地震响应的时域有限元法。在时域有限元分析中,地震波的输入以及地基辐射阻尼的模拟常常是2个十分重要的课题。基于柱面波动方程提出了能同时实现地震动输入和模拟地基辐射阻尼的方法,这种方法非常简单有效,几个数值算例验证了方法的精度和有效性。最后,对混凝土重力坝地震响应进行了数值分析,结果表明无限地基辐射阻尼的影响是显著的。     

隔震结构动力弹塑性分析地震记录选择的波谱分类法研究

高层隔震结构动力弹塑性时程分析地震记录选择是隔震结构地震响应分析的关键,针对地震记录选取提出基于模糊聚类算法结合地震动强度指标进行地震波子集选取的波谱分类法。首先采用动力弹塑性时程方法对隔震结构的等效单自由度简化模型和三维空间模型进行了地震加速度峰值、地震波速度峰值、地震波位移峰值、地震波速度峰值与加速度峰值之比、加速度反应谱、等效速度反应谱6类地震动强度指标与工程需求参数相关性的比较研究,确定了适合隔震结构的有效地震动强度指标。隔震整体结构工程需求参数包含上部结构层间变形、顶层加速度和隔震层位移响应。其后采用构造的地震动指标矩阵应用于地震波样本属性的表征,并基于模糊聚类算法对地震波样本进行了分类。以某15层高层钢框架-混凝土核心筒隔震结构为例,通过将未分类的地震波集合与分类地震波子集作用下结构的地震响应离散性对比研究,确认了波谱分类法在地震动筛选应用中的有效性。     

天津柳林大桥全桥地震反应谱分析

针对柳林大桥桥梁概况,对大桥进行了抗震研究,并介绍了地震反应谱分析方法的基本原理,通过建立柳林大桥全桥有限元模型和反应谱分析,评估了大桥地震作用下的位移和内力响应。     

联肢剪力墙连梁阻尼器地震模拟试验研究

采用拟动力试验方法,对连梁阻尼器进行地震模拟试验研究,模拟结构的真实地震响应。首先,选取简单的单片双肢剪力墙结构模型,每层附加一个连梁阻尼器,选取El Centro和Taft两条地震波,分别进行35gal、140gal、220gal和620gal拟动力试验,构成8种试验工况;随后将其等效成单质点附加阻尼器体系,单质点系作为数值子结构,附加的阻尼器作为试验子结构,进行拟动力子结构试验,同时进行数值仿真验证。对比数值模拟与试验结果得出：拟动力子结构试验可以真实模拟结构地震响应;地震波输入过程中,连梁阻尼器性能稳定,无局部屈曲,对结构的减震效果良好,地震动能量输入越大,阻尼器发挥的作用越大。图10表4参7     

地震作用下多层砖混结构TMD控制及其应用研究

在结构地震反应时程分析基础上,对地震作用下多层砖混结构TMD控制优化设计方法进行了初步探讨;给出了地震作用下多层砖混结构TMD控制优化设计步骤。并用算例验证了该设计方法用于地震反应控制的可行性。     

斜靠式拱桥动力特性与地震反应分析

对于复杂桥梁,要同时采用振型分解反应谱法和时程分析法求解地震作用。按照场地类型和结构基本周期,将桥梁标准反应谱在周期上分成10段,由地震波生成反应谱,在结构基本周期所在频段上最接近标准谱的时程曲线作为外加激励时程,这样求得时程最大值接近反应谱计算值,而时程曲线要满足一定的时间长度和相关性要求。     

SV波作用下岩质边坡地震稳定性的时频分析方法研究

 基于弹性波动理论和概化地质分析模型,利用希伯来–黄(Hilbert-Huang)变换,提出SV波作用下岩质边坡地震稳定性的时频分析方法,并且通过振动台试验和数值分析结果对其合理性进行验证。该方法不仅能够考虑SV波的幅值、频率、持时三要素对边坡地震稳定性的影响,而且能够预测岩质边坡的安全性、滑坡发生的时间和规模,同时也能够为高烈度区支挡结构开展抗震时频设计提供一定的参考。     

大跨空间结构在地震部分相干效应与行波效应作用下结构响应分析

基于随机地震动场理论,地震动空间变化考虑部分相干效应与行波效应的组合影响,人工合成与工程条件相一致的空间相关非平稳地震动场,并对其进行了相关分析。在此基础上,对一般大跨空间结构在多点地震激励与一致地震激励两种荷载工况下的反应进行了数值模拟对比分析,考察了大跨空间结构柱子剪力、扭矩和梁弯矩反应的变化规律,并得出一些重要结论。此结果可为大跨空间结构的抗震设计提供参考。