用于破坏估计的峰值地面加速度(PGA)与烈度之间关系的一条注解

本文讨论了峰值地面加速度(PGA)—修正墨卡里烈度(MMI)关系的应用。回顾过去在这方面的一些研究可以认为,假定log_(10)(PGA)与MMI之间的关系为线性函数,几乎是自然而然的。本文对这种关系提出了一种二次式的形式,旨在研究应用PGA—MMI关系来解决强震地面运动所引起的破坏估计问题。根据PGA-MMI的函数关系,可以把概率数据的基础以作为地震危险分析典型参数的PGA转换为与结构破坏关系最密切的参数MMI。本文还讨论了破坏估计中所用变量的不定性。     

强震仪和脉动仪

传统加速度仪加速度仪是用来记录当地强地震的仪器。1932年第一代USCGS型标准强震加速度仪开始布设在美国西部。在其后的30年间加速度仪的数量逐渐增加到大约60个台站。 50年代后期,作为一名大学生,我开始接触地震工程。尽管当时美国的台网很小,我们还是得到了关于Santa Barbara(1933)、El Centro (1934、1940)、Seattle(1949)、Kern County(1952)和大量其它地震的有用的加速度记录,促进了对强地面运动的振幅、频率成分和持续时     

地震作用下悬臂类结构的模态截断方法

为估计模态叠加法中模态截断对结构地震作用下位移、速度、加速度反应的影响，对比分析了累积振型参与质量误差、静荷载参与比误差、质量相关荷载作用下的位移误差、累积振型贡献系数误差、累积振型加速度贡献系数误差和单位阵误差等模态截断指标随模态数目增加的变化规律。以一个5层剪切框架、一个单向不对称的4层框架和一个框架支撑结构的地震反应为例，讨论了结构位移、速度和加速度反应的模态截断误差与模态截断指标的关系。算例分析结果表明，静荷载参与比误差高估了低阶模态的影响而使模态截断数目偏少；质量相关荷载作用下的位移误差所得模态数目不稳定，这两个指标不适合作为模态截断的依据。对于悬臂类结构，模态截断所产生的累积误差以加速度的最大，速度的次之，位移的最小；对于位移反应，首层平动位移的累积振型贡献系数误差和累积振型参与质量误差可作为位移反应模态截断的依据；高阶模态对结构加速度反应的贡献大于对位移反应的贡献，应采用累积振型加速度贡献系数误差作为加速度反应模态截断的依据。     

强震持续时间及其研究

一、问题的提出地面运动的强度(峰加速度,峰速度)、波频特性和持续时间是表征强震破坏作用的主要因素,即所谓强震三要素。振动强度和频谱特征对结构的破坏效应很早以来就为人们所注视,许多研究者不但提出其表述方式,而且还给出它们与震级、震中距和场地条件等因素之间的定量统计关系。相比之下,强     

利用模态截断技术计算主次结构耦合系统的楼层反应谱

基于主结构固定基础模态的正交性,从主次结构各自的动力特性出发,利用模态截断技术直接推导出频率传递函数和次结构加速度均方根响应,并进一步得到楼层的加速度均方根反应谱。推导过程考虑了主次结构间调谐、耦合、非经典阻尼等因素的影响,避免了求解主次结构由于各自刚度和质量的巨大差异而导致的动力病态方程及主次结构由于阻尼不同而导致的复特征值解耦问题,成功实现了主次结构的实模态解耦分析。算例讨论了次结构固有频率和模态截断对其加速度功率谱密度函数和楼层加速度均方根反应谱的影响,结果表明,只需截取较低的几阶模态就能得到相当精确的反应谱值,从而大大减少了计算工作量。     

1985年墨西哥地震震害分析

1985年墨西哥市地震在许多方面都是独特的。其地面运动在强度、规律性、频率组成和持续时间方面都是独特的。在历史上记录的地面运动中,还没有阻尼值为5%的加速度反应谱在2.0秒周期上的值高达1.17g的记录(峰值地面加速度为0.2g)。对墨西哥市的建筑造成很严重的灾害:210幢建筑倒坍,几千幢遭到破坏,几千人丧失生命。本报告介绍这次地震的特征,描述其地面运动,墨西哥市的典型后果,分析其统计资料,得出初步结论,并涉及建筑规范的规定和有关事项。     

地表动态移动变形预测函数研究

 在研究国内外开采沉陷动态分析时间函数的基础上,运用概率积分法对地下开采引起地表沉陷随时间和空间的变化规律进行研究,提出动态地表移动变形的坐标–时间函数。该函数不仅比克诺特(Knothe)时间函数W(t)增加了坐标变量x,而且,还增加岩移参数(q,r,v,?,?,t0),这些参数与概率积分法静态分析的参数相统一。研究分析起动时间t0随坐标x变化的关系式;用下沉坐标–时间函数W(x,t)与Knothe等多个典型时间函数相比较,不但克服Knothe等时间函数一阶导数、二阶导数的不完善性,能正确反映下沉、下沉速度、下沉加速度的变化规律,而且,对x求偏导数,获得动态倾斜、动态曲率、水平移动、水平变形等的坐标–时间函数。从而,建立半无限开采和有限开采条件地表移动变形动态分析的基本公式。在此基础上,结合课题进行实例验证。研究表明,常规的静态分析函数只是该地表移动变形的坐标–时间函数的一个特例;该坐标–时间函数能正确描述地表沉陷动态过程;多个既有岩移参数建立的各坐标时间函数不仅能充分反映地质采矿条件,而且可推广性强。     

建筑结构抗震性能化设计的地震动参数与地震动记录选取北大核心CSCD

地震动参数的确定以及地震动记录的选取和调整,是建筑结构抗震性能化设计的核心问题之一。我国的地震动参数选取存在不协调,对地震动记录选取和调幅的规定也较笼统。针对有效峰值加速度(EPA)和峰值地面加速度(PGA)的关系进行了统计分析,给出了各场地条件下二者的回归关系,分析了EPA的两种定义,发现时程分析所用地震加速度时程的目标EPA和PGA值相差不大,可直接将EPA目标值作为PGA的目标值,对地震动加速度时程曲线进行线性调幅。给出了将抗规设计谱作为目标谱挑选地震动记录的流程,分析了不同调幅方法对选波结果的影响,给出了选波和调幅建议。分析了三种场地相关谱,给出了目标谱的选择建议,为《建筑结构抗震性能化设计标准》(T/CECA 20024—2022)中的相关条文提供了理论依据。     

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。     

1988年肃南地震近场地面运动的随机模拟

 随机法模拟地震动目前主要采用点源模型和有限断层模型两种方法。本文运用随机点源模型拟合肃南中小地震(ML=4.5，1988年12月19日)与实际记录吻合较好。对获得强震记录的肃南地震(Ms=5.7，1988年11月22日)运用点源模型和有限断层模型两种随机方法模拟计算近场区强震地面运动，并同肃南地震台实际观测记录相比较，强调强震近场地震动预测考虑有限断层更符合实际记录。     

GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和GB 18306—2015《地震动参数区划图》反应谱对比及地震动峰值加速度应用研究

分别介绍GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》反应谱的异同,包括加速度记录数据样本及分组、数据处理、反应谱的构建和应用,进而讨论了地面峰值加速度(GPA)和有效峰值加速度(EPA)的定义。分析了8组地震动加速度记录的反应谱,结果表明,采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》进行结构时程分析时,输入地震动加速度值应按EPA调整,计算结果与振型分解反应谱法对比才有意义。     

随机地震反应谱的统计分析

本文基于118个地面强震记录水平面内每一方向的峰速度、峰加速度和阻尼比分别为0、2％、5％、10％、20％的绝对加速度反应谱数据,用每个记录的平均峰速度和平均峰加速度分别标定了相应的五种阻尼比的平均设计反应谱,统计了其动力系数的标准差,其结果可供重大工程抗震设计和地震地面运动小区划工作参考使用。在此基础上,利用作者建议的同时考虑房屋层数和场地类别时由地震烈度转换的地面峰加速度和峰速度得到平均设计反应谱,给出了相应的标准差,该结果可供一般工程抗震设计参考使用。     

弹性SDOF系统的地震输入能量谱

本文以4种场地土条件下40条强震记录为输入,对弹性单自由度(SDOF)系统的地震输入能量谱进行了研究。首先研究了SDOF系统参数和地面运动参数对弹性地震输入能量谱的影响。结果表明,在中长周期范围,弹性SDOF系统的阻尼比和地面运动强度对能量谱峰值有较大影响;在长周期范围,随弹性SDOF系统阻尼比的增大,能量谱值也有所增大。随后,采用归一化能量谱方法,并根据能量谱曲线的特征,建议了简化三段式地震输入能量谱。在此基础上,根据4种场地土条件下40条强震记录能量谱计算结果的统计分析,建议了能量谱峰值和能量谱曲线参数的确定方法。     

利用强震记录分析汶川地震诱发滑坡

 根据Newmark方法提出一种在已知强震记录和滑坡数据的情况下,推导斜坡临界加速度的方法。采用这种方法,利用汶川地震中理县的3组强震记录数据和地震滑坡数据,得到沙坝台,桃坪台,木卡台附近区域的临界加速度估计值分别为40,50和70 gal。计算结果与灾区实际比较脆弱的地质情况一致。斜坡临界加速度可以作为利用地震动参数判定斜坡在地震作用下是否破坏变形的定量依据,为地震滑坡的定量研究提供一种思路。利用所提出的方法和汶川地震得到的大量强震记录,对龙门山地区的临界加速度进行评估,为震后恢复重建中的工程应用和地震滑坡灾害预测、区划工作提供定量参考信息。研究方法和结果有助于推动我国地震滑坡的定量化研究。     

考虑地面运动不确定性的地面运动记录选择方法研究

分析国内外当前地面运动记录选择方法后,重点指出我国方法中值得改进之处,提出考虑地面运动记录 不确定性的地面运动记录选择方法。并建立Ⅱ类场地地面运动数据库,给出不同震级和距离分组下加速度动力放 大系数谱分布规律,以此体现地面运动的不确定性。最后,以一个工程算例来展示考虑地面运动不确定性的地面 运动记录选择方法的应用过程和结果。算例的动力时程分析结果表明,由此预测出的结构模型地震反应确实存在 着一个明显的分布范围,克服了当前拟合单一目标谱的地面运动记录选择方法抹杀地面运动不确定性的弊端,为 全面了解结构在一定地震风险下抗震性能提供可能。     

利用承受时间方法评估钢框架的结构损伤

在持续时间方法中，结构受到逐渐加强的地面加速度影响，并根据其在预定耐力标准中所能承受的最长时间判断其抗震性能。承受时间方法是将损伤指数作为耐力准则。将钢框架非线性时程分析中得到的各种损伤指数的数值，与同样加速度水平下持续时间方法中得到结果相对比。     

微球聚焦测井仪推靠系统多目标优化设计

提出了基于极板速度、加速度以及推靠系统主传动机构传动角为优化设计目标的推靠系统优化设计方法。通过推靠系统的运动分析,根据实际工况,择优选取推靠系统中极板质心处的速度、加速度,作为推靠系统传动性能的评价参数。以此期望参数与推靠极板质心点处的运动速度差值均方根,加速度差值均方根,推靠系统主传动机构传动角差值均方根最小为目标,建立推靠系统的约束多目标优化模型。采用复合形-遗传算法中群体搜索策略和群体间个体之间的信息交换方法引入复合形算法中,来求解该约束多目标优化问题。获得了与期望值逼近程度较高、机构参数合理的测井推靠系统。最后,将优化结果与原设计的微球聚焦测井仪推靠系统进行动力性能分析比对,以验证其优化方法的正确性与有效性。结果表明,优化效果明显,对推靠系统的运动平稳性以及推靠极板的传力性能都有较大改善。     

QAY160 全地面起重机吊臂系统在变幅工况下的动力分析

本文运用改进的运动弹性动力学方法，对ＱＡＹ１６０全地面起重机吊臂系统，作了在变幅工况下的动力分析。文中详细阐述了该吊臂系统的运动条件，并给出了典型结点位移、速度和加速度的时程变化曲线。     

基于第五代地震动区划图的强震动记录选取方法

随着国内外强震动记录的积累,结构地震响应时程分析中如何选择合适的地震动输入成为亟待解决的关键问题。本文首先搜集整理了中国数字强震动台网(NSMONS)2007—2015年强震记录数据和美国PEER的NGA-West2项目强震记录数据,作为强震记录备选数据库。然后结合我国第五代地震动参数区划图的要求,提出了兼顾特征周期参数的分周期段最小二乘匹配方法。最后考虑到我国不同地区强震记录分布的显著差异,以优先使用国内记录为原则,按照能否在省内,国内,国内及NGA-West2记录中选出符合要求记录的优先次序,将全国主要省会城市分为三类,并各选取一个典型城市,给出了对应的短,中,长周期段的强震记录选取结果,可供工程科研人员用于不同自振周期结构的抗震时程分析使用。     

基于双向最大加速度反应谱的双向水平地面运动记录选择和标定方法

在用动力时程分析法预测高层建筑和复杂建筑的地震反应时,需要输入包含两个水平分量的双向地面运动记录。通过整理现有双向地面运动记录选择和标定方法可知,我国规范GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》在这方面存在不足之处。在双向最大加速度反应谱的基础上,提出双向水平地面运动记录选择和标定方法。为揭示该方法与我国规范方法所预测的结构地震反应的差异,并考察根据我国规范方法预测出的结构地震反应评价抗震性能的安全性,在一个工程算例的罕遇地震非线性动力反应分析中,分别用这两种方法选择双向地面运动记录。分析结果表明:基于双向最大加速度反应谱的双向地面运动记录选择和标定方法较我国规范方法预测的结构地震反应更大,对于力和位移的预测结果,前者比后者分别增大约7%和15%。针对地震风险起控制作用的地面运动类型不同,我国规范方法预测出的结构地震反应相对于基于双向地面运动记录选择和标定方法预测出的结构地震反应的危险程度高低亦不同,以统一的性能指标来控制结构的抗震性能,最终实现的各结构抗震安全性有所不同。因此,建议在动力时程分析中采用基于双向最大加速度反应谱的双向地面运动记录选择和标定方法。