基于瞬时谱匹配的地震波选波方法及应用

地震波输入对结构非线性响应具有重要影响,选取合适的地震波输入计算是保证结构时程分析响应结果准确的首要条件。文章通过对比地震波瞬时谱的模型化方法,优化并提出可以考虑地震波时频特性的选波方法,并与《建筑抗震设计规范》方法进行对比分析。结果表明：匹配瞬时谱的选波方法可以有效地控制所选地震波的时、频域差异性,降低结构时程分析响应离散度,可为工程选波提供依据。     

钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析选波方法比较研究

针对钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析输入地震波选择问题,以《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2016）设计谱为目标谱,将满足谱匹配原则的加权调幅选波方法与国内学者建议的其它输入地震波选择方法进行了对比研究。以3栋钢筋混凝土高层建筑（15层、30层和44层）为实例,针对8度罕遇地震作用和Ⅱ类场地条件,将上述方法建议的各7条地震波输入结构进行弹塑性时程分析。以结构最大层间位移角均值沿楼层分布为比较参数。结果表明:加权调幅法可用于钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析,可以较好地降低结构地震反应均值的离散性。在8度罕遇地震作用条件下,以不同学者建议选择的地震波为输入,高层建筑时程分析结果仍呈现出较大的不同。     

地震安评中天然地震波选取方法研究

近年来工程场地地震安全性评价工作日趋规范化,安评相关方法与技术也在不断的发展与完善.而超高、超限等复杂结构类型越来越成为城市建筑建设重点,根据《建筑抗震设计规范》要求,此类建筑在抗震设计工作中需要进行时程分析,时程分析输入地震动的选用需考虑与规范反应谱在"统计意义上相符".在总结常用选择方法的基础上,提出一种新的选波思路,即按照安评结果反应谱作为目标反应谱,基于强震记录数据库,利用PEER强震记录数据库及搜索平台,寻找最优匹配天然地震波,作为结构时程分析输入地震波,通过实例对比分析,该方法选取的地震波在结构时程分析中具有良好的适用性.     

钢筋混凝土圆筒仓仓壁结构的地震反应分析

以实际工程为依托,采用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土圆筒仓仓壁结构进行数值模拟。通过模态分析,得到了筒仓结构的自振频率和周期。在模态分析的基础上,采用时程分析法,输入TAFT地震波,对模型结构进行动力有限元分析,得出结构在地震作用下的顶点位移时程曲线,找出最大位移发生时刻,并绘制该时刻结构的整体应力、变形图。最后,考虑不同贮料工况,对结构在TAFT地震波作用下进行了地震反应分析,得到相应的结论,为同类结构的抗震设计提供理论依据。     

地震动的小波分析技术在高层结构抗震设计中的应用研究

利用具有良好时频局部化性质的小波基函数时频分析真实地震动,提出一种可行的基于小波分析法调整地震动的方法。实际地震波(El Centro波和TH2TG055波)经过调幅、小波变换和标准反应谱拟合得到调整后的地震波,将其输入到拟建结构模型中进行地震反应分析,对比层间剪力、层间位移及层间位移角等几方面的计算结果,表明选取小波分析后的地震波作为结构时程分析输入能够得到比较准确的数值,满足结构抗震设计的需要,在工程应用方面具有一定的应用参考价值。     

考虑非一致地震输入的地铁车站动力时程分析

为了研究非一致地震输入以及考虑土体介质阻尼的自由波场对大型地铁车站动力响应的影响,发展了一种可考虑土体介质阻尼影响的自由波场一维化时域有限元算法,并编制了相应的非一致地震波动等效荷载的Matlab计算程序;以一典型两层双柱岛式地铁车站为工程背景,建立三维地铁车站结构-土相互作用系统的整体有限元数值模型,开展动力时程实例分析。计算结果表明:与地震波一致输入情形相比,地震波非一致输入将引起地铁车站结构的控制内力和层间位移分布及其幅值发生明显变化;与不考虑土体介质阻尼的地震波动输入相比,在考虑土体介质阻尼的地震波动输入下,地铁车站结构的控制内力和最大层间位移均有一定幅度的减小,且减小幅度随波动入射角的增大而增大。本文分析表明,非一致地震波动输入及土体介质阻尼对大型地铁车站结构的动力时程响应均有一定影响。     

乌鲁木齐市活断层避让带多层建筑物三维动力反应分析

利用Arcgis软件的分析功能,统计和分析了乌鲁木齐活断裂带规定避让区内的建筑物类型和结构特点。再采用大型有限元分析的Ansys软件,对近断层建筑进行非线性地震反应分析,得到三种地震波输入时顶层水平位移时程曲线、加速度时程曲线,并对不同地震波输入下的建筑结构反应结果进行了分析,分析结果表明:和框架结构相比,多层砖混结构在同样地震波输人情况下,水平x方向弹性位移要小很多,且达到最大值时刻也要滞后,但是在竖直y方向位移却要远远大于框架结构房屋的y方向位移。并对断裂两侧不适宜盖哪些建筑提出建议。     

基于能量反应的地震动输入选择方法讨论

输入地震波的合理选择是影响结构时程分析结果可信度的重要因素。已有的最优双指标选波方案没有考虑地震动的持时和能量分布的影响。文中考虑地震动持时这一影响结构弹塑性反应的重要因素,以抗震结构的能量反应规律为基础讨论输入地震波选择问题,建议以地震动弹性总输入能反应作为补充指标的选波方案。     

基于小波包和空间相关性分析的人工地震波仿真技术

考虑强震作用下地震动参数的空间相关性,是生命线工程、道路、桥梁等呈空间分布的大型结构抗震设计的重点问题。由于强震观测历史和观测设备的限制,符合设计标准的地震波较为匮乏。因而,人工地震波成为结构抗震时程计算分析的一个重要技术。小波包技术将地震波进行时域和频域分解及合成并通过区域化的强震记录,得出小波包参数在时域和频域的统计特征及其空间相关性。进一步采用克里格插值法对无观测记录场址的地震动小波包参数进行最优估计,从而合成人工地震波。能较好地模拟人工地震波的区域空间相关特征,将为重大工程结构的防灾抗震仿真计算和动力优化设计提供实用可靠的地震波输入。     

不同频率影响下结构减振效果分析

利用MR阻尼器进行结构振动控制已得到广泛应用，并在时程分析中证明了其良好的减振效果。但不同频率地震波输入将对建筑物减振效果产生怎样的影响，减振效果和结构物本身自振频率是怎样的关系，这些是以往的时程分析所不能解决的。从这些问题出发，通过对一在底层安装了一个磁流变阻尼器的十二层结构在不同的地震波滤波工况下减振效果进行分析，得出不同频率输入和减振效果的关系。     

Peak earthquake response of structures under multi-component excitations

Accurate estimation of the peak seismic responses of structures is important in earthquake resistant design. The internal force distributions and the seismic responses of structures are quite complex, since ground motions are multi- directional. One key issue is the uncertainty of the incident angle between the directions of ground motion and the reference axes of the structure. Different assumed seismic incidences can result in different peak values within the scope of design spectrum analysis for a given structure and earthquake ground motion record combination. Using time history analysis to determine the maximum structural responses excited by a given earthquake record requires repetitive calculations to determine the critical incident angle. This paper presents a transformation approach for relatively accurate and rapid determination of the maximum peak responses of a linear structure subjected to three-dimensional excitations within all possible seismic incident angles. The responses can be deformations, internal forces, strains and so on. An irregular building structure model is established using SAP2000 program. Several typical earthquake records and an artifi cial white noise are applied to the structure model to illustrate the variation of the maximum structural responses for different incident angles. Numerical results show that for many structural parameters, the variation can be greater than 100%. This method can be directly applied to time history analysis of structures using existing computer software to determine the peak responses without carrying out the analyses for all possible incident angles. It can also be used to verify and/or modify aseismic designs by using response spectrum analysis.     

建筑物高低层地震反应差异研究

建筑物高低层的地震反应是有差异的.本文对一栋20层钢筋混凝土框架结构进行了平面地震反应分析,并对一栋在汶川大地震中带有器物反应现象的4层钢筋混凝土框架结构进行了三维地震反应分析,得到了各楼层的位移、速度、加速度时程曲线及反应谱曲线.通过对计算结果的分析验证了“随楼层增高,人的感觉和器物的反应越强烈”的现象,初步分析了产...     

唐山地区强震动记录的应用研究初探

本文给出了唐山地区强震动记录应用研究的两个实例,提出了建筑结构采用时程分析时选用强震动记录的原则和方法,通过对唐山地区强震动记录的分析处理,得到了其峰值加速度及加速度反应谱,确定了本地区进行弹性时程分析时选用的强震动记录;研究了局部场地条件对地震动影响的唐山响堂三维强震动观测台阵,以唐山响堂台阵2号测井(地下32m)的基岩强震动作为输入,通过2号测井的土层剖面,利用2个一维土层地震反应分析程序,分别计算得到地表的峰值加速度和加速度反应谱,并把计算结果与同次地震相应的地表强震动记录峰值加速度与加速度反应谱进行了对比分析。     

底部两层框架基础隔震建筑非线性动力分析

实际震害表明,建筑物主要受水平地震作用影响。本文基于有限元理论,采用大型有限元分析软件SAP2000 Non linear建立了底部两层框架上部砌体非隔震结构和基础隔震结构的实体模型,并采用非线性时程分析法对此模型进行了两个水平向地震作用的分析。结果表明,底部两层框架上部砌体结构采用基础隔震技术后,结构的水平地震反应明显低于相应非隔震结构。尤其是刚度突变的转换层,隔震后水平地震反应降低很多。     

高台基古建筑木结构动力特性及地震反应分析

为了分析高台基古建筑木结构的抗震性能,以西安鼓楼为例,分别建立鼓楼的高台基、上部木结构、整体结构的三维有限元模型.通过模态分析,分别获取了它们的主要频率和振型;通过对上部木结构和整体结构模型输入El Centro波、Taft波、兰州波三种地震激励,分析了柱顶节点的地震响应;并对这些有限元分析结果进行了对比.结果表明:高...     

基于泸定6.8级地震某二层混凝土框架结构损伤分析

2022年9月5日四川甘孜州泸定县发生6.8级地震,相关台站记录到水平向地震动峰值加速度达到891cm/s²,竖直向地震动峰值加速度为175cm/s²,地震造成严重人员伤亡和建筑物倒塌。为进一步了解本次地震对建筑物破坏作用,采用大型通用有限元软件SAUSG2022,对震中某二层钢筋混凝土框架结构进行弹塑性动力时程分析。结果表明,在泸定地震动作用下,该建筑物损伤严重,有倒塌风险,损伤部位与损伤程度与现场情况基本相符。而采用隔震技术后,分析结果表明在泸定地震动作用下建筑物损伤轻微。     

汶川地震震中某钢筋混凝土框架结构的非线性地震反应分析

2008年5月12日,四川省汶川县发生了里氏8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡以及工程结构震害。位于震中映秀镇的漩口中学教学综合楼是按照《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》进行设计的,按7度进行抗震设防。在此次地震中,该建筑破坏严重,工程震害典型。为此,本文考虑了钢筋混凝土与砌体的材料非线性性质,建立了框架填充墙结构的非线性分析模型,进行了非线性有限元时程分析,分析了结构破坏的原因,讨论了填充墙体对结构抗震性能的影响,为该类结构的抗震设计提供了一定的依据。     

Comparative assessment of nonlinear static and dynamic methods for analysing building response under sequential earthquake and tsunami

This paper presents a comprehensive comparison of different dynamic and static approaches for assessing building performance under sequential earthquakes and tsunami. A 10-storey reinforced concrete seismically designed Japanese vertical evacuation structure is adopted as a case study for the investigation. The case study building is first assessed under sequential earthquake and tsunami nonlinear response history analyses: the first time this is done in the literature. The resulting engineering demand parameters are then compared with those obtained when the analysis procedure is systematically simplified by substituting different static approaches for the nonlinear response history analyses in both the earthquake and tsunami loading phases. Different unloading approaches are also tested for the cases when an earthquake pushover is adopted. The results show that an earthquake nonlinear response history analysis, followed by a transient free vibration and a tsunami variable depth pushover, provides the best alternative to full dynamic analyses in terms of accuracy and computational efficiency. This structural analysis combination is recommended and has the advantage that it does not require the tsunami inundation time history to be known in advance. The proposed double pushover approach is instead deemed only suitable for the collapse assessment of regular low to mid-rise buildings and for the development of collapse fragility functions. An important observation made is that sustained earthquake damage seems not to affect the tsunami resistance of the case study building when the fully dynamic analysis is carried out for the sequential loading. This observation will be the subject of future work.     

中高层钢筋混凝土异形柱框架-抗震墙结构的抗震性能研究

本文通过对一幢中高层住宅在不同水准地震作用下进行的弹性计算和弹塑性动力时程分析,研究了钢筋混凝土异形柱框架-剪力墙结构的动力特性和抗震能力。结果显示该结构整体抗侧刚度大,抗震性能较好。进入塑性阶段后,塑性铰分布合理,满足了结构延性设计的要求。     

Optimum design of structures against earthquake by wavelet neural network and filter banks

Optimum design of structures for earthquake is achieved by simulated annealing. To reduce the computational work, a fast wavelet transform is used by means of which the number of points in the earthquake record is decreased. The record is decomposed into two parts. One part contains the low frequency of the record, and the other contains the high frequency of the record. The low‐frequency content is the effective part, since most of the energy of the record is contained in this part of the record. Thus, the low‐frequency part of the record is used for dynamic analysis. Then, using a wavelet neural network, the dynamic responses of the structures are approximated. By such approximation, the dynamic analysis of the structure becomes unnecessary in the process of optimization. The wavelet neural networks have been employed as a general approximation tool for the time history dynamic analysis. A number of structures are designed for optimal weight and the results are compared to those corresponding to the exact dynamic analysis. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.