基于条件谱记录选取的工程需求概率危险性计算方法

传统云图法和条带法计算工程需求概率危险性曲线(EDHC)时,存在地震危险性水平不可控、理想假设过多和计算成本较大等弊端。在第三代性态地震工程的框架思路下,对现有条带法进行改进,以条件目标谱作为记录选取依据,得到了考虑场址地震危险性特征的EDHC改进计算方法。采用自振周期约为1.0s的10层钢筋混凝土平面框架作为结构算例进行验证。以中国某场址地震安全性评价实例为设定地震解耦依据,构建不同场址地震动危险性水平下条件周期T=1.0s的条件目标谱簇。在进行多危险性水平下的记录选取后,采用改进条带法计算目标结构最大层间位移角和顶层位移的EDHC曲线。与传统云图法的计算结果对比表明,云图法的诸多假设在高地震动输入水平下并不严格成立,最终导致EDHC曲线在年超越概率不大于2%时被显著高估。而采用改进条带法的计算结果表明,即使采用与结构自振周期相关性较弱的0.01s作为条件周期进行后续调幅和选波,与基于Sa(T=1.0s)的EDHC计算结果依然可以保持较好一致性。研究结果证明：该方法可以控制各调幅条带下记录的地震危险性水平一致,且与选择的地震动强度指标无关,可以在计算工程需求概率危险性时合理考虑目标场址的地震危险性特性。     

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。     

反应谱离散性对梁桥概率地震需求预计的影响

以一座三跨非规则钢筋混凝土连续梁桥为例,选择2组实际地震波作为输入地面运动,通过IDA分析探讨地震波反应谱的离散度对于梁桥结构概率地震需求预计的影响,得到以下结论：实际地震波的反应谱离散度与桥梁结构概率地震需求预计的离散度密切相关;针对基于概率理论的PBEE和PBSD,合理的选择实际地震波进行动力分析,可以使地震需求的概率分布更加符合实际情况,提高概率地震需求预计、易损性曲线等计算结果的精确性和计算效率。     

地震动的频谱特性和持时对结构地震反应的影响研究及其现状

多年来,国内外地震工程界存在着一个严重缺陷,即地震学与结构抗震两者之间缺乏联系.随着基于性能的地震工程学(PBEE)的出现以及不断发展,地震学的重要性日益凸显.在结构抗震设计和分析中,强震地面运动特性的变异性对于结构地震需求的影响最大,其主要可以用幅值、频谱特性和持时3个基本要素来表示.震害经验表明,各类结构的震害表现为这3个基本要素综合影响的结果.因此,通过研究强震地面运动特性对于结构地震需求的影响,将地震工程学与结构抗震有机地结合起来是一个必然的发展趋势.     

结构需求概率危险性分析中强震记录选取研究

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。     

基于性态的液化危险性估计

利用地震事件出现概率及给定地震事件的液化条件概率可估计液化的危险性。液化条件概率由binary-logistic模型对液化和未液化历史情况的基本数据进行回归分析确定;给定地震事件出现概率来自常规的地震动危险性的概率分析。基于性态地震工程理念,将液化安全系数和标准贯入锤击数(SPT)分别作为工程需求参数,计算特定场址液化概率。计算结果可用液化安全系数或液化需求锤击数的危险曲线来表示。基于性态的液化危险性估计途径可能比常规的方法更合理和一致地预测不同地震区场址出现液化的可能性。应用上述方法对北京地区不同地段各种设定土层情况进行液化危险性分析,分别得到了液化危险曲线。为便于工程应用,根据上述分析得到的大量样本及液化标准贯入锤击数基准值概念和土层埋深水位影响系数,提出了北京地区液化危险性评估的简化方法。相信其他地震区采用类同的方法也会得到适合该地区的液化危险性分析结果。     

冲刷腐蚀下桥梁的地震风险分析

沿海桥梁在使用过程中，由于水流冲刷和氯离子侵蚀等环境因素影响，桥梁的材料性能会随着使用年限的增加而逐渐退化，以及土体对桩基约束下降，其抗震性能随之降低。概率性地震危险性分析方法是把地震发生的可能性当成随机事件，地震参数为随机变量，用超越概率表示其结果，概率性危险性分析主要用于建筑结构的抗震设计，确定性危险性分析常用于重要工程或特殊工程建设中。文中依托背景工程采用概率性危险性分析方法对沿海桥梁在4种冲刷深度与4种腐蚀程度进行地震风险分析，分析表明在各个破坏等级上桥梁的地震风险概率随着冲刷深度和腐蚀程度的增加而增大，且纵桥向的地震风险概率大于横桥向的地震风险概率。     

考虑多维地震作用的高耸钢筋混凝土烟囱结构易损性分析

竖向地震作用对高耸烟囱结构动力响应有不可忽略的影响。选用240m高的某钢筋混凝土烟囱作为研究对象,考虑结构损伤,通过有限元软件ABAQUS,采用复合壳单元建立相应的非线性有限元分析模型。为考虑地震动的不确定性,根据谱相容性原则,选择20条合理地震动记录,进行增量动力分析。输入的地震动分别为一维、二维、三维。分别以材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和地震动强度参数,结合增量动力分析获得的结构地震响应,采用能力需求比模型的曲线拟合法计算易损性曲线。通过钢筋和混凝土的材料应变定义四个损伤状态限值,最终得到在不同维数地震动输入时高耸钢筋混凝土烟囱结构的地震易损性曲线和倒塌概率曲线。研究结果表明,考虑多维地震作用比只考虑一维地震作用时高耸烟囱的结构易损性和倒塌概率增大。     

土石坝地震永久变形的危险性分析

本文将地震地面运动模拟为零均值平稳高斯随机过程,以Newmark滑块模型为基础,建立了土石坝地震永久变形的概率分析模型,利用Monte-Carlo数值模拟检验,证明了在随机地震作用下土石坝永久位移服从正态或对数正态分布,通过大量综合计算,给出了永久位移概率分布参数与可能滑动体平均地震加速度功率谱参数之间的经验关系,针对一个算例,对土石坝地震永久位移进行了危险性分析。     

地震作用下钢筋混凝土桥梁结构易损性分析

针对缺乏桥梁结构地震破坏数据的地区 ,考虑地震地面运动、局部工程场地条件和桥梁本身参数的不确定性 ,给出了一种地震作用下钢筋混凝土结构易损性曲线的系统性分析方法 ,对美国中东部受NewMadrid地震带影响的高速公路系统混凝土连续桥梁结构易损性进行分析 ,并给出了桥梁结构的易损性曲线 ,表明本文方法对该类地区桥梁结构的易损性分析具有适用性。     

近断层地震动特征及其对工程结构影响的研究进展

简要介绍近断层方向性效应、滑冲效应、上盘效应和显著竖向地面运动等近断层地震动主要特征及成因;概括总结近断层水平和竖向地震作用下工程结构地震响应的研究进展;在此基础上,对目前国内外抗震设计规范中考虑近断层地震影响有关规定进行了介绍和概况总结。提出关于近断层上盘效应引起的脉冲特性以及地震动的随机特性的发生机理等问题的研究仍不够深入,近断层地震作用下已有的结构振动控制技术的安全性和有效性有待进一步确认和验证。建议关注近断层加速度脉冲、竖向及转动分量作用下的工程结构地震响应,可结合地震断层破裂过程的数值仿真技术来弥补近断层地震记录数量的不足,以更好地研究近断层地震动特性及工程结构地震响应,为未来结构抗震设计及评估中考虑近断层地震动效应的影响和规范修订提供参考。     

RC框架基于典型相关分析的地震动多元破坏势评估

为了更加全面地评估地震动对结构的潜在破坏势,考虑多个地震动强度参数和多个结构损伤参数对地震动破坏势的影响,提出一种基于典型相关分析的地震动多元破坏势评估方法。为说明所提方法,以具有不同高度和不同抗震设防水平的16个钢筋混凝土框架结构为研究对象,采用100条真实地震动记录作为地震输入。将与地震动加速度、速度和位移相关的8个地震动强度参数进行对数线性组合,构造成地震动多元强度参数的典型变量。将结构最大层间位移角、整体损伤指数、最大楼层加速度进行对数线性组合,构造成结构多元损伤参数的典型变量。通过使地震动强度参数的典型变量和结构损伤参数的典型变量的相关系数达到最大,获得可以较好评估地震动破坏势的复合地震动参数。研究结果表明：相比于单一地震动参数,复合地震动参数可以更好地评估地震动的破坏势,其与结构损伤的相关性也更强。     

建筑结构弹塑性时程分析中地震动记录选取方法的比较研究

选择合适的地震动记录是采用弹塑性时程分析预测建筑结构地震响应的基础。列举了现有针对不同分析目的的三种地震动记录选取方法,比较了按不同方法建立的地震动记录选择集的地面运动峰值和反应谱特性,并通过分析两个不同初始周期框架结构的弹塑性地震响应,对不同地震动记录选取方法的分析结果进行了比较。研究结果表明,基于设计反应谱和基于最不利地震动的选取方法均与结构的初始周期相关,当结构在地震作用下刚度退化比较明显时,这些方法有可能难以达到预期的目标;而当地震动强度指标恰当、且选取的地震动记录数量较多时,基于台站和地震信息的选取方法不会造成过大的结构弹塑性地震响应的离散性,同时这种方法不依赖于结构的动力特性,操作简便,适用性强,适于在研究不同结构类型和不同动力特性建筑结构的抗震性能时应用。     

三维地震动输入对IDA倒塌易损性分析的影响

地震作用下建筑结构抗倒塌能力是性能化抗震设计的核心目标,基于IDA的倒塌易损性分析能够定量评价结构的抗地震倒塌安全性.本文通过一个8层RC框架结构和一个20层RC框架-核心筒结构的算例,指出仅考虑地震动单一水平分量的IDA分析会高估结构抗地震倒塌安全性;而三维地震动输入下结构可能出现更多的倒塌模式,可更全面地体现整体结...     

时程分析中罕遇地震动的选择

该文以地震动模型化为基础并结合现有各种选波方法,提出了以地震动参数为主的参数化选波方法。参数化选波方法主要是通过限制所选择的地震动的各个参数在一定范围之内,以使得入选的地震记录的反应谱与目标反应谱比较接近。论文最后以典型案例为例,从力和变形、能量的角度对比了双频段选波方法、ASCE-7规范中的选波方法和文中提出的参数化方法。计算结果表明,从力和变形的角度,结构在此三种选波方法选出的地震波作用的计算结果比较接近,但是,从能量角度,当利用文内选波方法选出的地震波作为结构的输入时候所计算的结果要较利用其他两种方法作为结构的输入的计算结果大。     

基于Kiewitt-8型单层球面网壳的一维地震动强度参数研究

选择合适的地震动强度参数可降低与结构响应相关分析结果的离散性，为得到较为合适的描述Kiewitt-8型单层球面网壳地震响应的地震动强度参数，对常用地震动强度参数的考虑因素进行分析，按是否考虑结构动力特性将其分为地震动绝对强度和地震动相对强度（基本模态的加速度反应谱值）S_a(T₁)；对Kiewitt-8型单层球面网壳分别进行大量的水平一维和竖向一维地震时程响应分析，计算地震动强度参数与结构响应的相关系数。结果表明：地震动相对强度参数在水平方向上与地震动绝对强度参数相比能较好反映地震作用对结构的影响，但在竖向存在局限，与结构响应不具有较好的相关性。此外，控制结构最大竖向响应振动模态的振动周期通常是未知的。通过对S_a(T₁) 局限产生的原因进行分析，提出了一种可用于工程的地震动相对强度参数即敏感频率反应谱值S_a (f_p)，该参数在水平向和竖向表现出了更好的与结构响应的相关性。     

The effect of structural properties and ground motion variables on the global response of structural systems

The uncertainty in the seismic demand of a structure, corresponding to uncertainties in ground motion and in structural properties, needs to be properly characterised in a reliability analysis. In this study, the sensitivity of structural response to major uncertain variables is investigated using the variance-based method in order to determine which variables are most significant. The Sobol’ decomposition, based on a Monte Carlo simulation, is used to decompose the variance of the response into contributions from the individual ground motion and structural properties as input variables. The formulation of a dynamic structural response using the random-vibration theory, based only on the frequency information of the excitation, can provide an important basis for analytical sensitivity analysis of a structural response. The results show that the uncertainties in ground motion are more significant than uncertainties in structural properties for global structural response, especially peak roof displacement and maximum inter-storey drift.     

Determination of optimal probabilistic seismic demand models for pile-supported wharves

One of the basic components of the Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) framework of Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center is the probabilistic seismic demand model (PSDM). PSDM is based upon a representative relation between ground motion intensity measures (IMs) and engineering demand parameters (EDPs). This research aims to develop an optimal PSDM for typical pile-supported wharf structures in western US ports by using probabilistic seismic demand analysis (PSDA). In this study, 4 bins with 20 non-near-field ground motions and 7 typical pile-supported wharf structures are used to determine an optimal PSDM by PSDA. The model geometry used in this study has a hybrid configuration incorporating many common field conditions. The optimal PSDM should be practical, sufficient, effective and efficient – all tested through several IM–EDP pairs derived by PSDA. The ground motion IMs used in this study include characteristics such as spectral quantities, duration, energy-related quantities and frequency content. Different EDPs are considered for local, intermediate and global response quantities. The considered optimal PSDM comprises a spectral IM, such as spectral acceleration and one of several EDPs. The EDPs of moment curvature ductility factor, displacement ductility factor and horizontal displacement of embankment and differential settlement between deck and behind land are considered for local, intermediate and global response quantities, respectively. Optimal PSDMs are used within PEER–PBEE framework, where they are coupled with both ground motion intensity and structural element fragility models to yield probabilities of exceeding structural performance levels under certain seismic hazard.     

多维地震作用下非对称结构利用"双功能"软钢阻尼器减震设计

深入探讨了多维地震动作用下消能减震偏心结构的动力反应,建立了消能减震偏心结构的计算方法和动力方程。编制MATLAB程序,对一装有"双功能"软钢阻尼器的5层偏心结构进行双向地震动作用下的动力反应分析。结果表明,"双功能"软钢阻尼器不但减小了结构的水平位移反应,同时对于多维地震作用下的扭转变形也有较为明显的减震效果。