基于现行抗震规范的胡聿贤模型参数研究

回顾了地震地面加速度随机过程模型,根据随机振动理论采用迭代方法求解出与我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)设计反应谱相对应的功率谱密度函数,选用胡聿贤功率谱密度函数拟合上述功率谱密度函数,运用非线性拟合技术给出了与规范对应的胡聿贤功率谱参数,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

地震地面运动的功率谱模型及其参数的确定

本文使用改进的金井清功率谱密度函数,模拟地震地面运动的功率谱。根据实际地震加速度记录的功率谱,采用非线性函数的最小二乘法,确定了两种场地条件的改进的金井清谱的参数。获得的两种场地条件的改进的金井清谱和实际地震记录谱符合较好;它们不仅可以用于中高频结构的随机地震反应分析,而且还可用于低频结构的这种反应分析。     

以反应谱和功率谱密度函数表征的强震运动的统计特性

文中利用我国海城和唐山地震１９０条强震记录和美国西部１３８条强震记录研究了以反应谱和功率谱密度函数表征的强震运动的统计特性。反应谱用最大地面加速度归一化，即表为谱放大系数，功率谱密度函数用金井清谱描述。文中研究了参数的统计值和依赖性，以及谱放大系数和金井清谱参数与场地条件、震源和震中距等之间的相关性，分析比较了中美两国强震运动谱的统计特性，并对我国地震工程应用的强震运动谱的统计参数值的选取提出了建议。     

对应地震反应谱的当量功率谱密度函数的数值算法

提出根据地震反应谱曲线求解当量功率谱密度函数曲线的一种数值算法,为结构随机地震反应分析中确定和计算地面运动功率谱密度提供依据。在相对位移谱与结构相对位移响应峰值的均值之间建立联系;在现有迭代方法的基础上,对算法公式作进一步的推导和整理,将迭代计算转变为线性方程组的求解计算,进而避免迭代方法的不收敛。通过对数值计算结果的分析发现,由于规范反应谱曲线存在斜率突变,采用本文算法计算出的功率谱密度曲线在规范反应谱曲线的两端和分段转折点处会出现倍周期分岔甚至混沌现象。为此建议适当增加低频范围内离散频率点的数目,且采取整体光滑的反应谱曲线,从而提高计算结果的稳定性。     

地震地面运动时域特征对结构弹塑性反应的影响

本文利用电子计算机程序ASEW,产生具有不同时域参数的人工地震波,计算了它们的单自由度结构延性反应谱及三个四层剪切型框架模型的延性反应。从而观察地震地面运动加速度峰值,持续时间及较大面积的脉冲个数等时域参数可能对结构弹塑性反应带来的影响。     

基于《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

依据《电力设施抗震设计规范》（GB50260-96）中的设计反应谱,对随机地震动功率谱参数的取值进行了具体研究。首先,采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,给出了地震动持时的取值;然后,根据加速度峰值等效原则,迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线;最后,选定Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过非线性拟合技术拟合了与《规范》中的地震烈度、场地类别相对应的谱参数。研究结果表明,Clough-Penzien修正过滤白噪声模型能较好地拟合其曲线形状。本文给出了相对于规范中的地面加速度功率谱参数值,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

滑动屋盖摩擦控制系统对地震频谱和结构刚度的鲁棒性

地震功率谱密度函数的频率范围和结构刚度变化对滑动屋盖摩擦控制系统减震效果的影响分析表明 :控制系统减震效果对地震功率谱的频域宽窄不敏感 ,而对功率谱所覆盖的结构自振频率敏感 ;结构刚度发生± 15 %的变化对减震效果的影响不大。分析还表明 ,滑动屋盖摩擦控制系统对于结构非线性地震反应有显著的减震作用     

地震地面运动模型的研究

地震地面运动被模拟成均值为零的两次过滤Ｇａｕｓｓ白噪声随机过程。第一次过滤削减白噪声的高频含量;第二次过滤削减白噪声的低频含量。根据地震记录的功率谱,使用非线性函数的最小二乘法,确定了两次过滤Ｇａｕｓｓ白噪声随机过程的功率谱密度函数的参数。     

与建筑抗震设计规范相对应的地面地震动随机模型参数研究

根据《建筑抗震设计规范(GB50011—2001)》的反应谱曲线,确定了基于Clough-Penzien修正过滤白噪声模型的参数取值。采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,根据加速度峰值等效原则迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线,然后通过曲线拟合得到与规范各种地震烈度、场地类别和设计地震分组相对应的谱参数。计算结果表明,与规范相对应的加速度功率谱密度曲线呈双峰型,Clough-Penzien谱能较好地拟合其曲线形状。最后给出了规范各种工况下的地面加速度功率谱参数值,为随机抗震计算分析提供了依据。     

成层地基自由场地面运动的随机模型

地表土层通常具有成层的特点,在地震工程中将覆盖土层简化为力学性质沿竖向成层变化,水平向为各向同性的层状半空间体才会得到更符合实际情况的解答.采用频域分析方法,对多层横观各向同性土层对垂直向上的入射剪切波的反应进行了分析.在此基础上,分析了自由场地面运动的频率响应函数,计算了响应位移的功率谱密度函数,并给出了算例.算例表明,多层土的功率谱密度函数具有多个峰值.采用频域分析方法计算层状土地基在地震作用下的位移和应力响应,避免了时域分析时对波在界面处多次反射和透射的反复追踪,思路清晰,步骤简明.     

新抗震规范地震动功率谱模型参数的研究

根据我国抗震规范,建筑抗震设计规范,(GBJ11-89)将建筑场地分为4类的事实,确定了对应4类建筑场地的过滤Gauss白噪声过程功率谱密度函数(Kanai-Tajimi谱)的参数值,并导出了Kanai-Tajimi谱的谱强度与最大地面运动加速度均值,地震烈度及地震影响系数最大值的关系,这与我国新抗震规范建筑场地类别的划分相协调,便于实际应用.     

考虑超随机特性的人工地震动合成

文中根据自相关函数随机噪声部分的2个重要性质提出了自相关函数随机噪声部分的迭代生成算法,并给出了以确定性自相关函数为目标函数,考虑随机噪声部分影响的人工合成地震动方法.本文的研究结果表明地震动加速度的平方和（SS）比峰值加速度（PGA）更好地量度了地震地面运动强度.文中用蒙特卡罗方法分析了自相关函数噪声项对人工合成地震动幅值和反应谱的影响：由于自相关函数的随机噪声项对地震动总功率或平方和的贡献为0,因此随机噪声项对合成地震动幅值的影响不大,但由于自相关函数随机噪声项明显改变了地震动功率谱在频域上的分布特征,使原本光滑的平均反应谱出现了明显的波动,从而在一定程度上提高了平均反应谱的峰值,使自相关函数噪声部分对平均反应谱也有一些影响.     

广东省高层建筑抗震设计用地震动功率谱

近年来,为充分反映地震动随机特性对建筑结构的影响,采用真正意义的随机振动分析方法进行建筑结构地震作用计算的需求越来越迫切.为保证随机振动分析方法与传统振型分解反应谱法具有一致的输入条件,需要获取与规范反应谱完全等价的地震动功率谱.基于新修订的广东省《高层建筑混凝土结构技术规程(送审稿)》(DBJ 15-92-2020),迭代计算获得与该规范反应谱完全等价的地震动功率谱,并采用函数拟合技术获得等价地震动功率谱的拟合公式.此外,文中还讨论了不同功率谱初始形式以及不同结构阻尼比对等价地震动功率谱的影响.     

抗震设计中的结构影响系数及其研究进展

强震作用下结构要进入弹塑性,其底部剪力明显低于弹性反应。现代抗震设计引入结构影响系数对设防烈度下的弹性反应谱进行折减得出结构的设计地震作用后按弹性分析结构的内力。本文首先介绍了结构影响系数的定义及其主要影响因素,然后给出了国外在分析方法、延性性能、超强性能、地震地面运动及其它因素对其影响的研究现状,接着给出了国内在这方面所做的工作,最后指出国内在这方面研究的差距并提出了建议。     

新抗震规范地震动力功率谱模型参数的研究

根据我国抗震规范《建筑抗震设计规范》（ＧＢＪ１１－８９）将建筑场地分为４类的事实,确定了对应４类建筑场地的过滤Ｇａｕｓｓ白噪声过程功率谱密度函数（Ｋａｎａｉ－Ｔａｊｉｍｉ谱）的参数值,并导出了Ｋａｎａｉ－Ｔａｊｉｍｉ谱的谱强度与最大地面运动加速度均值,地震烈度及地震影响系数最大值的关系。这与我国新抗震规范建设场地类别的划分相协调,便于实际应用。     

高科技厂房结构微振响应分析

高科技精密仪器厂房,对环境微振动非常敏感,要求控制结构的振动位移和速度。本文利用Kanai-Tajim i功率谱密度函数,模拟由交通工具引起的地面扰动,对某洁净室框架结构进行模态分析和微振谱分析。通过计算结构的振动特性和基频以及响应功率谱,得出振幅范围,从而获得结构在环境微振下的响应。为了研究结构微振的影响因素,分析了各种梁柱截面尺寸的振动响应,通过与微振动通用标准BBN-VC比较,评价了结构微振性能,为结构抗微振设计提供参考依据。     

工程结构等延性地震抗力谱研究

研究结构的非弹性反应谱对改进现有的结构抗震设计、发展基于性态的抗震设计以及了解复杂地面运动特性与结构动力特性之间的关系具有重要的意义。利用大量的单自由度在强震记录作用下的弹塑性动力时程分析,对等延性地震抗力谱这一重要的非弹性反应谱进行了较为详尽的研究,给出了四类场地条件(基岩、硬土、一般土和软土)下的平均等延性地震抗力谱,总结了对工程结构的抗震设计和研究具有实际意义的规律和特征,并分析了场地条件、结构的延性系数以及周期等对等延性地震抗力谱的影响,提出了新的拟合公式,其成果可供抗震研究和设计直接应用。     

北京市区小区域地震影响

文中研究了北京及其周围地区的历史地震和地震地质资料,并在此基础上估计了基岩运动的参数。众所周知,局部地质、地形和土质条件等许多因素对给定场地的地面运动特性都是有影响的。本文着重考虑了土层的特性对地面运动的影响.作为分析工作的基础,我们研究了北京地区典型土层的动力特性。为了分析市区各场地上的地震反应,我们将它分成面积大体相等的许多网格,对于每一网格都分析了相应土层柱状在指定输入运动下的地震反应,通过电子计算和绘图装置将结果用许多图件表示,从而给出了不同场地上地震反应谱和强震地面运动的地区分布。这些图件可用来作为制定土地利用和防震规划的参考。我们根据市区每一地点的计算反应谱和典型结构的平均周期确定了相应结构的地震系数,结果已绘成等值线,这些图件可作为典型结构的震害预测和抗震设计的参考。      

结构平稳随机地震反应时域分析:应用

以平面框架结构为例阐述了结构平稳随机地震反应时域分析方法的应用。首先利用静力凝聚方法大幅度地缩减结构的自由度数目，形成一维链状模型，使得结构运动方程中只包含各层反应从而大大降低计算工作量。其次推导了结点随机反应和层间随机反应的计算公式，可以方便地获得结构在理想白噪声、金井清谱和改进金井清谱三种随机地震地面运动激励下的协方差位移反应函数和协方差速度反应函数。最后通过一个单跨双层的平面框架结构实例，阐述了这种方法的使用过程。     

强震地面运动的超随机特性研究

简述了几种常用的地震动平稳随机模型，这几种地震动平稳随机模型的功率谱是一组光滑的函数，相应的自相关函数基本上是指数衰减的振荡函数，且很快衰减到零；但是真实地震动的归一化自相关函数则有一较显著的随机噪声项，这个随机噪声的幅值为0．15左右，这就是本文中所说的超随机特性。目前常用的地震动平稳随机模型没有考虑这个随机噪声项及其对结构反应的影响。本文将真实地震动的自相关函数分解为一确定性函数和一随机噪声的叠加，并对自相关函数中的噪声部分进行了分析，得出两条重要性质。本文的研究结果表明地震动加速度时程的平方和(SS)比峰值加速度(PGA)更好地量度了地震地面运动强度。由于归一化自相关函数的随机噪声部分所对应的功率谱的随机波动成分对频率的积分为零，即归一化自相关函数的噪声部分对地震动总功率或平方和的贡献为零，因此自相关函数的随机噪声项对地震动的幅值影响不大，但自相关函数的随机噪声项明显改变了地震动功率谱在频域上的分布特征，因此会对结构反应产生一定的影响。由于篇幅所限详细内容将在下一篇文章中作进一步探讨。