基于小波函数的地震动反应谱拟合方法

提出一种改进的基于小波函数的地震动反应谱拟合方法,该方法通过调整给定地震动加速度时程,使其反应谱以一定精度拟合目标谱。首先,构造一种用于校正的增量加速度小波函数,该函数具有两个特点:①在反应谱的某个固定控制周期点处,对该函数进行时移和线性调幅处理后,将其叠加在初始地震动时程上,所得地震动时程在该控制周期点处的反应谱值与目标值精确相等;②由该函数积分得到的增量速度和增量位移曲线不出现基线漂移,从而保证将其叠加在初始地震动上不会产生附加的基线漂移。其次,基于该小波函数,提出迭代调整方法,以消除反应谱不同控制周期点之间的耦合效应,实现对整个目标谱的拟合。数值算例表明,该方法合成的地震动时程不仅能够以较高的精度拟合目标谱,而且能够保留初始天然地震动的基本特征,从而能够确保结构地震反应分析结果的合理性与可靠性。此外,该方法具有较快的收敛速度,能够通过有限几步迭代调整实现较高的拟合精度。     

对水工建筑物设计反应谱的人工波合成

本文指出了进行水工建筑物的抗震设计和模型试验时 ,合成人工地震动的必要性。简单回顾了合成谱拟合人工地震动的各种方法 ;此外 ,详细介绍了时域法进行人工地震动谱拟合的基本公式 ,以及方法的特色与创新点。最后针对龙羊峡、溪落渡拱坝等实际工程 ,用时域法生成了与《水工建筑物抗震设计规范》规定的设计反应谱相拟合的人工地震动时程。文中分析了谱拟合的精度 ,表明时域法生成谱拟合人工地震动的优越性     

基于功率谱的三参量人工地震动合成

常用的地震动功率谱模型及其人工地震动合成方法在功率谱大小量度、引入时域包线造成功率谱的改变、自相关函数随机噪声成分或功率谱随机波动成分的模拟等方面还存在一些不足。细化地震动的功率谱模型,详细论述平方和作为功率谱强度参数的合理性,提出包含随机波动成分的目标功率谱或包含随机噪声成分的目标自相关函数的数学模型及模拟方法,在目标功率谱中引入随机波动成分。给出了利用地震动功率谱数学模型的3个控制物理量（包含随机波动成分的归一化功率谱、平方和、时域包线函数）合成人工地震动的方法,使合成出的人工地震动时程在能量上严格符合平方和,在频域上严格符合归一化目标功率谱,在时域波形上近似符合目标包线函数,并通过算例演示了给出的人工地震动功率谱模型更加符合实际情况。研究表明平方和、归一化功率谱或归一化自相关函数和时域包线函数是地震动功率谱模型的3个重要物理统计量。     

基于小波变换的拟合大跨度结构抗震反应谱

运用小波变换的方法调整实际的地震动,拟合规范反应谱,能有效的保持原有地震动各个分量的局部时频特性,是一种有效的方法。     

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...     

基于中国抗震规范要求的修正金井清谱的参数选择方法

基于随机振动的结构反应线性分析是结构随机振动初步分析的常见方法。修正的金井清谱是在该方法中常用的地震动输入谱。实际地震动在时频域均为非平稳随机振动,而修正的金井清谱是假设地震为平稳随机过程与时间相关包线函数的乘积,通过包络函数近似表征地震动的时域非平稳性。为了在我国现行规范下,较为合理应用该类型方法分析结构响应,则需要针对现行规范制定选择修正金井清谱参数组的策略及流程。本文在梳理总结已有研究的基础上,针对我国《中国地震动参数区划图》(GB18306—2015)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010),尝试给出了基于随机振动理论及经验公式的修正金井清谱8参数初值选择方法及基于Pattern Search优化方法的参数识别流程。并以某Benchmark模型为例,验证该方法的有效性,即,由该方法识别参数对应的修正金井清谱,生成的地震动的反应谱及均值谱,与规范反应谱在主要周期范围内统计意义上吻合较好。     

基于新抗震规范的地震动随机模型参数研究

本文依据新颁布的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),对随机地震动功率谱模型参数的取值进行了具体研究。提出了与新规范建筑场地类别及设计地震分组相对应的场地土阻尼比和卓越频率,非平稳模型中时间包络函数及地震动持时的取值。采用最大地面加速度等效原则确定了谱强度因子S0,然后进一步根据反应谱等效原则对谱强度因子进行了修正。经与规范中给出的反应谱曲线对比发现,利用本文模型参数按随机方法得到的反应谱与规范反应谱取得了很好的一致性。本文研究中给出的谱强度因子S0较好地反应了结构地震作用的特点,为应用随机理论进行实际工程抗震设计提供了依据。     

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。      

基于物理随机地震动模型的汶川地震参数统计与检验

利用工程地震动物理随机函数模型,对汶川地震实测数据进行了随机参数统计分析,给出了相应的地震动模型参数的概率分布。采用等分布序列选点方法对基本随机参数的概率空间进行剖分选出代表点集,并采用波群叠加方法生成了地震动时程样本集合,计算了反应谱样本集合。进而,比较了实测地震记录反应谱和反应谱样本集合的统计特征量,对地震动的物理随机函数模型进行了验证。     

隔震结构等效线性化计算方法对比研究

通过10种等效周期及等效阻尼比计算方法、4种阻尼调整系数和5种加速度反应谱组合而成的200种等效线性化设计方法，分别对初始周期在0.6～1.5s之间、屈服位移在2～11mm之间的100个单自由度隔震模型进行位移估算，并与时程分析结果进行对比。结果表明：采用拟合中国加速度反应谱人工波计算隔震体系的延性系数较采用拟合美国、日本和欧洲加速度反应谱人工波计算结果大，具有较高的安全储备；采用拟合类似美国、日本和欧洲规范中的加速度反应谱与其对应的阻尼调整系数匹配较好，通过选择合理的等效参数计算方法进行等效线性化分析，可以获得精度较高的计算结果；现有的等效参数计算方法和阻尼调整系数方法很难使基于中国规范加速度反应谱的等效线性化分析具有较高计算精度。