近断层地震动作用下变电站避雷器的地震响应分析

近断层脉冲型地震动相对于远场地震具有明显的长周期速度脉冲、上下盘效应和破裂方向效应,对结构的破坏作用很大.电气设备在目前的结构设计和分析中,仅限于常规地震,未考虑冲击性较强的近断层脉冲型地震作用.该文选取1999年台湾Chi-Chi地震和1994年Northridge地震中含有速度脉冲型记录的近断层地震和非速度脉冲型的近断层地震记录,采用时程分析法分析了避雷器在近断层水平地震作用下的抗震性能.结果表明,避雷器在含速度脉冲型的近断层地震动作用下的地震响应比无速度脉冲型的近断层地震动作用下的地震响应要大,在对避雷器设计及抗震性能进行分析时,应考虑速度脉冲型近断层地震动对电气设备的影响.     

多维近断层地震对RC框架结构抗震性能的影响

近断层地震较远场地震具有显著的脉冲效应、上下盘效应和破裂方向效应,对结构有强大的破坏作用。本文采用ANSYS有限元软件模拟了4层钢筋混凝土(RC)框架非隔震和隔震结构,分析其在近断层水平地震单独作用和水平、竖向地震共同作用下的动力响应。研究表明,结构在水平、竖向地震共同作用下的层间位移和顶层加速度反应较水平地震单独作用下的反应要大,并且在近断层脉冲地震作用下竖向地震对隔震结构的影响大于对非隔震结构的影响,因而,进行近断层地震作用下的抗震分析时应考虑竖向地震作用。     

近断层地震动作用下隔震结构研究现状(Ⅰ)——地震动特性影响与隔震结构参数优化

隔震技术已成为结构抗震的有效控制手段之一,并在国内外很多工程中得到成功应用,被认为是保护结构免受地震损伤最具工程价值的技术之一。本文总结了滑冲脉冲效应、方向性效应、上下盘效应、竖向地震动等近断层地震动特性对隔震结构抗震性能的影响,讨论了近断层地震动作用下隔震结构参数优化研究。通过对近断层区域隔震结构研究进展分析,从近断层区域内地震动的研究、隔震结构设计规范、隔震结构参数优化研究、隔震结构二阶效应、隔震的应用前景等方面,指出了近断层地震动作用下隔震结构研究与应用尚待进一步完善的若干问题,并提出了下一步研究的建议。     

近断层/远场地震动作用下控制性岩体结构对地下洞室地震稳定性影响研究

 当前地下岩石工程地震响应研究中,缺乏对近断层地震动的影响机制的研究,也较少考虑地下岩石工程赋存环境中的地质结构。采用一种非线性节理本构模型模拟不利地质结构面,结合从NGA-West2数据库中选取的近断层脉冲型、近断层无脉冲型、及远场地震记录,分析近断层地震动对不利地质结构地震破坏现象的影响机制,并讨论、提出不利地质结构的地震动潜在破坏势,最后针对受层间错动带C2切割控制的白鹤滩水电站左岸尾水系统1#尾调室,揭示其在近断层脉冲型、无脉冲型、远场地震动作用下的动力响应与稳定性的差异。初步研究结果表明：(1) 仅有近断层脉冲型地震动才具有较大的速度、位移峰值和反应谱长周期值的特点,而近断层无脉冲型地震动特性与远场地震动近似;(2) 相对于近断层的大幅值,速度脉冲才是导致近断层地震动具有较大破坏能力的根本原因,速度脉冲使得岩体结构面两盘产生不可接受的剪切位移,成为洞室在近断层地震动作用下独特的失稳机制;(3) 对于地下工程中的不利地质结构而言,相比最常用的地震动强度参数PGA,PGV,PGD和PGV/PGA是为更理想的地震动潜在破坏势,且近断层/远场地震动可适用一种破坏势;(4) 提出的潜在破坏势参数在白鹤滩尾水系统1#尾调室的地震响应分析中得到了较好的验证,若受近断层脉冲型地震动的影响,洞室可能处于不稳定状态,可能需要针对性的抗震支护措施。结论可供地下洞室的抗震设计与分析参考。     

近断层速度脉冲型地震动对多层校舍减震加固性能影响研究

近断层地震动具有加速度、速度脉冲运动特性,相对于普通地震动对结构可能造成更加不利的影响.本文针对典型多层校舍,对比了其黏滞消能减震加固前后的结构响应,研究了黏滞消能减震加固技术在不同地震动(近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动)下的抗震性能和减震效果.首先,阐述了近断层地震动基本特征,并选择合适的地震动...     

近断层脉冲型地震作用下防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的抗震性能

具有向前方向性效应和滑冲效应的近断层脉冲型地震动对建筑结构的破坏已受到工程界的广泛关注。为了解设置防屈曲支撑（BRB）的混凝土框架在近断层脉冲型地震动激励下的抗震性能,采用基于能量平衡的塑性设计方法完成了3个V形BRB支撑的RC框架结构的抗震设计。分别选取具有向前方向性效应和滑冲效应的脉冲型以及非脉冲型三组共36条近断层地震动,对结构进行罕遇地震作用下的非线性动力分析,研究了结构的最大层间位移角、最大顶点加速度、最大顶点位移和BRB的轴向性能;分析和评估了结构在3条典型地震动激励下的地震响应。结果表明：近断层脉冲型地震动比非脉冲型地震动对结构会产生更大的地震响应,且响应显著集中于速度脉冲时刻;BRB能充分发挥其耗能特性,提高RC框架结构体系的抗震性能。     

近断层地震动特性研究综述

由于近断层地震动对结构的影响比普通地震动的影响大，近断层地震动特性及其影响引起各国学者的广泛关注。通过对近断层地震动的定义与近断层地震动的脉冲特性等相关研究进行归纳总结，梳理近断层地震动对结构地震需求及抗震性能的影响，明确近断层地震动在结构抗震分析中的模拟方法及关键问题。     

近断层水平-竖向地震作用下基础隔震结构的动力响应

基础隔震技术在目前的结构分析和设计过程中,对于冲击性较强的近断层地震作用考虑甚少,特别是竖向分量考虑更少.通过选取1999年台湾集集地震中,含有完整水平与竖向地震分量的近断层记录、远场地震记录以及断层附近非脉冲型地震记录作为地震输入,分析基础隔震结构在近断层水平-竖向地震分量共同作用下的动力响应,以及隔震支座的受力状态...     

近断层地震作用下基础隔震结构的振动分析

基础隔震技术在目前的结构分析和设计过程中,对于冲击性较强的近断层地震作用考虑较少,特别是对竖向分量的考虑.本文选取1999年台湾集集地震中,含有完整水平与竖向地震分量的近断层速度脉冲型记录与断层附近非脉冲型记录作为地震输入,分析了基础隔震结构在近断层水平一竖向地震分量共同作用下的动力响应以及隔震支座的受力状态.结果表明...     

近断层脉冲型地震动调幅对隔震结构的影响

以15条普通地震记录以及15条近断层脉冲型地震记录为输入,以某五层钢筋混凝土框架基础隔震结构工程实例为研究对象,采用有限元软件建模对比分析隔震结构在普通地震动和近断层脉冲型地震动作用下的非线性动力时程反应,以隔震支座最大位移、结构最大层间位移以及最大层间剪力为主要反应统计量,对比探讨近断层脉冲型地震动调幅对隔震结构的影响。结果表明:近断层地震动调幅对隔震结构响应影响异于普通地震动,建议研究近断层脉冲型地震动特性时不调幅;多层隔震结构响应与地震动参数HI相关性较大,建议取HI作为多层隔震结构抗震性能研究的最佳地震动参数。     

近断层/远场地震动作用下隧道结构易损性研究

以川藏铁路线控制性工程——折多山隧道为研究对象,建立隧道动力时程分析模型.结合场地地震动设计反应谱,选取近断层脉冲型地震动及远场地震动记录,用于增量动力分析隧道工程结构的抗震性能水平.初步探讨适用于隧道结构的地震动强度指标IM,分析不同特征部位隧道结构易损性,对比分析近断层脉冲型地震动及远场地震动作用下隧道结构的地震易...     

基于速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型

采用基于小波变换的多向地震动速度脉冲特性鉴定方法,从NGA数据库及汶川地震动记录中提取出了196条速度脉冲地震动数据;基于Newmark非耦合滑动模型,考虑土体非线性特征。通过计算速度脉冲地震动作用下不同强度(k_y)及初始自振周期(T_s)边坡模型的地震位移,对比分析了边坡地震位移与速度脉冲地震动参数之间的相关性,并建立了适用于近断层速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型。结果表明：既有边坡地震位移预测模型低估了近断层速度脉冲地震动引起的位移值,而用于预测近断层非脉冲地震动引起的边坡地震位移离散较小;近断层速度脉冲地震动引起的边坡地震位移与其速度脉冲特性密切相关,地震位移与速度脉冲地震动参数(峰值速度PGV)相关性最好;采用1.5倍边坡自振周期对应的加速度反应谱(S_a(1.5T_s))和 PGV分别代表速度脉冲地震动的频谱成分及速度脉冲特征,能够综合反映速度脉冲地震动对边坡地震位移的影响;建立了基于边坡参数(k_y, T_s)和脉冲地震动参数(PGV, S_a(1.5T_s))的边坡地震位移预测模型,为考虑近断层地震动速度脉冲特性影响的边坡地震位移概率灾害分析提供了基础。     

近断层竖向地震动特征统计分析

为研究近断层地区的竖向地震动特性,基于环太平洋地震工程研究中心(PEER)数据库选取890组强地震动,研究了地震动竖向与水平加速度分量峰值比a_V/a_H与矩震级、断层距、场地条件和断层类型的统计规律,给出近断层竖向加速度与水平加速度峰值比a_V/a_H的合理取值。采用基于能量的识别方法判定近断层地震动是否包含脉冲,分别研究竖向脉冲和水平脉冲参数与地震参数关系并对比了竖向脉冲和水平脉冲的速度峰值及周期的衰减关系。结果表明:近断层区域竖向加速度与水平加速度峰值比a_V/a_H受地震参数影响,规范建议值2/3会低估近断层竖向地震;相比较于水平脉冲,竖向脉冲数量少且分布范围小,水平脉冲和竖向脉冲的峰值、周期也存在差异。     

Effects of near-fault ground motions and equivalent pulses on multi-story structures

The focus of this paper is the structural response of multi-story structures to near-fault ground motions, and whether structural response is dominated by the ground motion pulses present in forward-directivity ground motions. Also considered is whether simplified pulses are capable of representing the effects of these pulses on structural response. Incremental Dynamic Analysis was employed to assess the effects of forward-directivity pulses on the response of near-fault multi-story structures. Three different generic multi-story shear buildings were subjected to fifty four near-fault ground motions including ordinary and forward-directivity records. The Maximum Story Displacement Ductility Demand was selected as the Engineering Demand Parameter. Results showed that pulse-like forward-directivity ground motions impose a larger ductility demand to the structure compared to ordinary ground motions. Moreover, the response of the structures to forward-directivity motions shows higher scatter than the response to ordinary ground motions when correlated with simple intensity measures such as PGA or spectral acceleration at the first mode period. The only intensity measure that appears to be valid for both ordinary and forward-directivity ground motions is the peak ground velocity. The structural response to the forward directivity ground motions was reproduced using an equivalent pulse model based on the modified Gabor Wavelet pulse. It is shown that when the ratio of pulse period to the fundamental structural period falls in a range of 0.5-2.5, the equivalent pulse model appropriately represents the structural response to forward-directivity ground motions. The simplified pulse parameters can be predicted using existing relationships and can be incorporated into probabilistic seismic hazard analysis to develop a seismic reliability analysis. Finally, the effects of damping ratio and P-Δ were investigated for forward-directivity ground motions. The effect of variations in the damping ratio on the ductility demand was insignificant while P-Δ-effects on the ductility demand are significant.     

近场地震下框架剪力墙高层结构地震易损性分析

结合已有的研究成果,总结近场地震动的主要特点;根据中国规范给出结构4个性能水平定义及相应的量化指标限值;根据断层距等因素选取近场、远场各20条地震波并对地震波记录进行调幅。考虑地震波的不确定性,对2栋不同高度框架剪力墙结构进行地震易损性分析,得到相应的地震易损性曲线,并对两结构的抗震性能进行对比。结果表明:20层结构的层间位移地震动需求大于30层结构;近场地震波将引起结构损伤且大于远场地震波。     

近场方向性效应等效脉冲地震动模型的频域分析

等效脉冲模型在反应近场地震动对结构的影响上较反应谱方法有明显的优越性,然而由于缺乏对等效脉冲模型本身的深入研究,采用不同等效脉冲模型的研究结果之间往往不具有可比性,模型本身的缺陷也可能导致研究结果出现偏差。本文通过解析方法对常用的三种等效脉冲模型进行分析,明确三种模型之间的定量关系,指出了矩形脉冲模型的缺陷。结果表明,等效脉冲模型速度、加速度傅里叶变换各阶分量振幅的比例关系不随脉冲周期改变。当脉冲周期相等时,不同等效脉冲模型速度、加速度同阶分量之间存在固定的比例关系。正弦脉冲模型与三角脉冲模型速度、加速度各阶分量振幅数值较为接近。矩形等效脉冲能量集中于奇数阶分量,该特性与实际地震动不符。当结构固有频率较低且接近等效脉冲偶数阶分量频率或较高阶分量频率时,矩形等效脉冲激起的结构响应与正弦等效脉冲和三角等效脉冲相比可能有较大差异。当短周期结构固有频率接近等效脉冲较高奇数阶分量周期时,矩形等效脉冲激起的结构响应与正弦等效脉冲和三角等效脉冲可能有较大差异。     

近场强震作用下上海地区百米高层建筑地震动反应分析

首先,依据汶川地震中不同震中距基岩地震波记录,选取假设上海近场发生M8.0级强震时的基岩地震波.然后,对上海某百米高层建筑场地进行深覆盖土层地震反应分析,获得该场地在近场强震时的地表波.最后,以此百米高层建筑为例,分析该结构在此地表波作用下的地震动反应特点,从而评估近场强震对上海高层建筑的影响.分析结果表明:结构在双向地震动作用下的反应与单向地震动作用下的反应有明显不同.其中,地震动垂直分量对结构顶层节点竖向反应放大作用显著;地震动水平分量对结构顶层节点三个方向反应都有放大效应;地震动水平分量对结构层间位移角起决定性作用;地震动水平分量对结构底层角柱内力的影响大于地震动垂直分量对其的影响.     

竖向地震效应下近断层边坡永久位移预测模型

利用改进的能量法从美国NGA数据库的4 669条地震记录中量化识别出305条近断层速度脉冲地震动。脉冲具有方向性效应,所有地震动均转换到最强脉冲方向。基于Newmark刚塑性理论模型,考虑竖向地震效应,输入拟合后的地震动,计算了边坡永久位移值。根据大量计算结果统计发现,竖向地震效应对近断层内的边坡永久位移有显著影响,既有边坡地震位移预测模型的预测值离散性较大。通过相关性分析,发现竖向效应作用下,边坡永久位移值与近断层地震动的峰值速度相关性显著。采用统计学回归分析方法,建立了基于峰值速度(PGV)、Arias强度(I_a)、临界加速度(a_c)的预测模型,该模型简单实用,可应用于近断层区域的边坡滑坡地质灾害风险评估。     

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.