反应谱特征周期的统计分析

特征周期是反应谱的重要参数,是工程抗震设计的关键参数,但物理意义不明确、涉及因素多、结果离散,研究成果相对较少.从反应谱的本质出发,提出了反应谱特征周期的概率法.搜集近期1491条地震记录,采用概率法（97%）和美国FEMA-450（2003）法,以中国抗震规范特征周期分类为依据,研究了反应谱特征周期的统计规律.研究表明：概率法从面积比确定特征周期,力学概念明确,确定标准统一,与美国FEMA-450（2003）法有较好的一致性;近期地震波的特征周期分布特征表明,抗震规范规定的不同场地、不同地震分组的特征周期区段,地震记录数量不同,长周期效应不容忽视.特征周期与震级、场地类别和震中距的关系复杂且离散,特征周期呈区间分布规律,分布区间值较大,区间内部定量关系仍较难确定.特征周期与震级、场地类别和震中距的相关性不明显,反应谱特征周期按场地类别、震中距（地震分组）确定,存在不确定的风险,美国抗震规范以反应谱参数直接确定特征周期的方法,抗震规范修订时值得借鉴.     

核电厂安全厂房楼层反应谱计算分析

安全厂房属于核电站抗震I类建筑物,其楼层反应谱计算是结构设计重要环节。在不同地震激励作用下,基于土-结构相互作用的影响,通过ACS SASSI软件计算得出结构楼层反应谱,并分别进行各楼层在不同阻尼比下X、Y、Z三方向反应谱曲线的对比分析。结果表明各层反应谱曲线峰值与地震激励输入成正相关;地震激励保持不变的条件下,反应谱峰值随阻尼比的增大而减小;随着厂房楼板中心节点高度的增加,反应谱和加速度响应峰值在水平向的放大效应明显增大。     

设计用地震动总输入能量谱研究

地震动总输入能量的确定是基于能量的设计方法首先要解决的关键问题。本文以单自由度弹性系统为研究对象,分析了地震动三要素和结构自身参数对输入能量谱因素的影响。结果表明,地震动幅值、频谱特性和强震持时都对能量谱值有较大影响,其中频谱特性还影响能量谱峰值出现的结构周期段;结构阻尼比的增大能有效降低能量谱峰值。通过输入160条国内外历次地震中不同场地上的地震动记录,总结能量谱曲线形状规律,提出了设计用三段式简化能量谱曲线。给出了地震动记录所属场地类型的划分标准,建议了确定能量谱峰值的不同场地条件地震动频谱特性V/A和强震持时tD的取值,采用标准化方法提出了4类场地条件的设计用能量谱曲线峰值及其它参数的计算式,给出了结构设计总输入能量计算过程。算例分析结果表明,该输入能量谱形式简单、计算方便,结果安全可靠。     

中美抗震规范有关地震作用计算规定的差异

在对中国GB 50011-2010规范[1]和美国ASCE/SEI 7-10[2]规范中的水平地震作用进行对比研究的基础上,详细对比了中美规范中设计反应谱的差异,主要包括了反应谱曲线的基本规定、场地类别的影响和反应谱取值。此外,还对比分析了中美规范中水平地震作用计算的差别,并以一个三层框架结构为例,分别根据GB 50011-2010和ASCE/SEI 7-10,采用底部剪力法(等效侧向力法)进行了对比分析。     

超高层钢结构地震反应谱特征分析

为分析超高层建筑楼面地震反应谱特征,计算了国家金融信息大厦超高层钢结构在不同输入地震动下的楼面地震反应谱。从地震系数、动力放大系数、特征周期和动力放大系数谱谱型4个方面对比了楼面和地面地震反应谱的差别。结果表明:楼面地震系数和楼面动力放大系数最大值分别存在大于和小于地面地震系数和地面动力放大系数最大值的情况,最大相差近1倍;楼面地震反应谱的特征周期均大于地面地震反应谱的特征周期,最大相差60%以上;地面与楼面动力放大系数谱的谱型在某些条件下存在明显不同,楼面动力放大系数谱的第二谱峰值有可能很大,甚至出现接近第一峰值的情况,而地面地震反应谱无此现象;计算楼层附属结构地震作用时,需根据主体结构考虑地震系数、动力系数、特征周期及动力放大系数谱谱型的变化。     

结构的弹塑性位移比及R-μ-T关系的分析

在估计已知强度或延性的现有结构在不同地震动强度下的最大地震弹塑性反应时,弹塑性位移比谱和等延性强度谱是十分准确有效的.通过对342条地震记录进行单自由度体系的弹塑性时程分析,研究了三个特征周期设计分组在不同延性系数下的弹塑性位移比谱特性以及等延性强度谱的特性,通过非线性回归分析建立了等延性位移比谱和等延性强度谱,给出了回归计算公式.研究表明:(1)弹塑性位移比谱在周期为0~1.0 s时谱值随周期的增加急剧下降,下降区间的终点与地震分组有关,之后谱曲线转入平缓,且延性系数对平缓段的曲线影响较小;(2)延性系数μ＞1时,等延性强度谱在周期区间为0~1.0 s时谱值随周期的增加急剧增长,上升区间的终点与地震分组有关,之后谱曲线增长较为平缓,等延性强度谱随延性系数增加而增加;(3)等延性位移比谱和等延性强度谱的回归计算公式能反映延性位移比和折减系数的统计规律,可应用于实际工程.     

基于汶川地震记录及遗传算法的加速度设计反应谱

现行加速度反应谱的长周期段太短且其取值出现需要抬高和降低两种大相径庭的研究结论;反应谱的特征周期(T_g)与动力放大系数(b)取值也存在争议。该文从中国国家强震动台网中心（CSMNC）数据库中筛选汶川地震主震记录421条,根据地面运动峰值加速度、场地和地震分组对地震记录进行分类,计算常规地震记录与长周期地震动记录的反应谱,与规范反应谱对比。同时,基于遗传算法和a_max-T_g四阶段拟合模型,利用得到的地震记录进行设计反应谱拟合,并对设计反应谱拟合模型的各种参数进行标定和校验,对规范设计谱的主要特征参数给出修正建议。研究结果表明：常规地震动计算得到的反应谱长周期段的值比规范设计反应谱要低,而长周期地震动反应谱的长周期段的值比规范设计谱要高,揭示了两种不同研究结论的根源;拟合得到的加速度设计谱与实际反应谱吻合程度要好于规范设计谱;说明了补充长周期地震动设计反应谱的必要性,为规范设计反应谱的修订提供参考。      

地震动时-频特性对土层场地地震反应的影响

地震动非平稳特性对土层反应有重要影响。为了能够近似定量控制基岩地震动输入特性,文章首先基于时-频包线函数建立能够表征地震动频率非平稳特性的地震动拟合方法;然后选择3条主频率变化不同的加速度记录,引入两种不同的包线函数分别模拟地震动强度或频率非平稳特性,设计了用于土层地震反应分析的三种输入方案,拟合完成42条加速度时程;最后,采用非线性场地反应计算方法对三类土体模型进行计算,分析基岩地震动频率非平稳性对地表PGA和加速度反应谱的影响。结果表明:(1)文章基于时-频包线函数建立的地震动拟合方法能够近似定量控制目标地震动强度与频率非平稳特性,可用于基岩地震动输入的拟合;(2)当基岩地震动主频率变化显著时,不考虑频率非平稳则存在低估地表地震反应的风险,且场地越硬、基岩峰值越大,低估程度越显著;(3)地震动频率时变特征对土层地表反应谱高频部分(2～5Hz)的影响与地震动高频成分集中的时间和土层性质相关:当基岩地震动高频成分集中在强震段时,采用仅考虑强度非平稳的拟合方法可在较硬场地得到相对保守的结果;(4)地震动频率随时间的变化对反应谱放大系数的影响与场地类型和反应谱周期有关,当基岩峰值较大时,对...     

弹性SDOF体系地震动输入能量的影响因素分析

按美国抗震设计规范ATC 3-06的分类标准将4种场地类别上的420条地震波记录分为12组,进行了大量的单自由度(SDOF)体系的弹性时程分析;重点研究了场地类别、地震设计分组及阻尼比对地震动输入能量的影响;通过回归分析建立了考虑不同阻尼比影响的地震峰值等效速度与地震特征周期的相关公式.结果表明:随着阻尼比的增大,地震动输入能量呈降低趋势;地震设计分组及场地类别对地震动输入能量有显著影响.     

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。