现行抗震规范下地震动随机模型参数研究

以《建筑抗震设计规范》(GB50011─2010)为基础,对地震动过滤有色噪声模型参数的取值进行研究。针对平稳模型和非平稳模型,区分多遇地震和罕遇地震两种情况:给出了与规范场地类别和设计地震分组相对应的场地覆盖层阻尼比和卓越频率;采用随机极值理论,建立了谱强度因子与规范最大地面加速度的对应关系。研究成果为工程结构抗震设计提供了可用的随机地震动荷载标准。     

土层分层参数不确定时对二维工程场址地震动影响分析

工程场地地震安全性评价中计算二维复杂场地地震反应分析时,如采用一维等效线性化分析模型会带来较大的误差,而直接采用二维的非线性模型在技术上还存在一定的困难和不合理性。目前工程中多采用对一维分析结果进行二维修正的思想给出设计地震动及反应谱。然而在建立二维分析模型时,由于勘测条件的限制使模型建立出现很多不确定性。基于以往提出的二维复杂工程场址设计地震动的修正分析思想,建立了几种可能且工程认可的二维复杂场地模型,主要研究不同分层特征模型及土层剪切波速这一物理参数不确定时对设计地震动的影响,进一步考虑不同场地类别下,不同二维分层模型及土体物理参数对地震动的影响。根据分析结果提出了不同类别场地下,方便且合理建立二维复杂场地地震动分析模型的方法,为实际工程中模型的建立及参数的选取提供一些参考。     

基于强度和能量控制的随机地震动模型

考虑地震动的随机性和频率与强度非平稳性,通过理论分析,提出了一般随机地震动模型,并给出了确定模型参数的原则和方法。该模型以地震动强度、地震动能量以及地震动持时等宏观指标作为控制随机地震动模型参数的指标,而对其内在的频谱组成等指标只要求满足一般地震动的特征。该模型可以用于描述平稳随机过程、强度非平稳随机过程以及强度和频率完全非平稳随机过程。通过与常用功率谱模型的比较,验证了该模型的合理性。     

地震动强度非平稳特性参数与结构响应之间的近似定量关系分析

本文在对实际地震加速度记录统计分析的基础上,给出了能够合理描述地震动强度非平稳特性的参数及其取值范围;然后引入实验设计方法,建立了适合于地震动强度非平稳特性参数分析的实验设计算法,用来分析地震动强度非平稳特性参数的变化对结构响应的影响;最后通过与近似技术相结合,建立了地震动强度非平稳特性参数与结构响应之间的近似定量关系模型.结果表明,本文提出的实验设计方法适合于对地震动强度非平稳特性参数进行分析,该方法在有效地减小计算量的同时,获得了结构响应与参数变化之间的对应关系.基于实验设计方法进行的特性参数方差分析结果表明:地震动的稳态持时对结构地震响应的影响比较显著;对于周期较小的结构,特性参数之间的交互作用对结构地震响应的影响显著,但当周期大于1 s时,则不显著.本文建立的近似定量关系模型能够较好地反映不同特性参数、不同周期结构动力响应之间的联系,为工程实践中基于结构特性合理设置地震动特性参数、合成或挑选地震加速度时程提供理论依据.      

工程随机地震动物理模型的参数统计与检验

利用PEER强震记录数据库,确定了一类实用的随机地震动模型的参数概率分布。依据GB50011-2010规定的场地类别,对4438条实测地震动记录进行分组。引用系统识别方法对不同场地上的地震动记录进行参数识别,据此结果,对工程地震动物理随机函数模型的基本参数进行了统计分析,给出了随机地震动模型参数的概率分布密度。对基本随机参数的概率空间进行剖分,结合波群叠加方法生成地震动时程,计算获得了随机地震动反应谱。通过比较随机反应谱和实测地震动反应谱的统计特征量,验证了地震动物理随机函数模型及基本随机参数统计结果的正确性。     

基于KiK-net台站的中美场地类别对比分析

以日本KiK-net台站场地剪切波速资料为基础,分别按照中、美抗震规范的场地类别划分标准,确定了661个台站的场地类别;选择了覆盖层厚度不小于20 m的180个台站的等效剪切波速资料,采用最小二乘法,建立了Ⅱ类和Ⅲ类场地的VS20和VS30统计公式,探讨了中美场地类别的对应关系。所得的结果为我国确定场地设计地震动参数时强震动资料的选取提供了依据,并为吸纳美国场地设计地震动参数成果提供基础。     

设计地震动参数确定中的场地影响考虑

讨论了场地条件对场地设计地震动参数的影响问题,对国际上一些国家的抗震设计规范考虑该问题的相关规定作了介绍和分析,探讨了抗震设计对该问题处理的发展趋势,基于相关的强震纪录统计分析和场地模型计算反应分析已有的结果,研究了场地条件对场地设计地震动参数的影响特点和规律,重点考虑了场地类别和场地土体非线性的影响。结果这些分析与探讨结果,建议了用于不同类别场地设计地震动参数确定的一组经验系统。     

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。     

强度包线参数不确定性对土层地震反应影响研究

基于地震动衰减模型获取的强度包线参数是人工合成地震动的必备参数之一,目前已有多种地震动衰减模型成果,各自得到的结果有一定差异性,这势必影响土层地震反应分析结果以及基于此结果确定出的设计地震动参数。为研究这一影响,设定不同的震级、震中距,利用各衰减模型分别计算强度包线参数,获取对应的各强度包线参数的分布范围,并均匀划分取值点,以典型的不同强度加速度反应谱作为目标谱,人工合成一系列地震动并作为输入,计算来源与实际工程中不同场地类别的代表性场地的土层地震反应。研究表明：单独改变三个包线参数的大小对同一场地的地表峰值加速度并没有明显影响;部分场地随着t1、ts、c的增长,在某些区间呈现相反的变化趋势;部分类别场地之间的地表峰值加速度在震中距与震级变化时差值大致固定。强度包线参数的不确定性对土层地震反应分析结果有重要影响,人工合成地震动时要慎重选取。     

澳门地区建筑物设计地震动参数研究

根据澳门地区地震环境、场地特点,利用本地区的工程地质钻孔资料和相似地区的场地设计地震动参数研究成果,结合少量工程地震钻孔剖面的土层反应分析结果,合理地确定了澳门地区不同建筑场地类别的设计地震动参数,对于Ⅱ、Ⅲ类场地,按存在或不存在成片淤泥两种情况进行了反应谱特征周期参数分组,为澳门地区一般建筑工程的抗震设计提供了参考依据。     

基于物理的随机地震动模型研究

基于物理联系研究地震动随机性,建立了随机地震动与基底输入傅氏谱、场地固有圆频率和场地等价阻尼比之间的物理关系,从随机傅氏谱函数角度描述了地震动随机过程的随机性本质。结合Ⅳ类工程场地的实测地震动记录资料,由数值方法识别了给出基本随机变量的概率分布参数。与实测记录对比表明,本文建立的随机地震动模型具有明确的物理概念,可充分反映地震动的变异性特征。     

中国大陆地区地震动时程强度包络函数研究

地震动时程强度包络函数可描述地震动幅值的变化特征,主要用于地震安全性评价中的人工合成地震动。目前,国内工程最常用的强度包络函数参数的衰减关系是利用美国西部强震动记录统计得到的结果。本文以研究更适合我国大陆地区的强度包络函数参数及衰减关系为目标,基于中国大陆地区基岩场地强震动观测数据,采用目前广泛使用的三段式强度包络函数模型,运用70%能量持时法确定上升段持时t1和平稳段持时ts,利用统计回归方法确定衰减因子c,最终通过加权最小二乘法确定了我国基岩场地水平向和竖直向加速度时程强度包络函数参数及其衰减关系公式。通过与国内最常用的时程强度包络函数参数的衰减关系对比发现,上升段持时t1与震级之间有明显的相关性,而后者则与震级无关,下降段衰减因子c在远场普遍大于后者的研究结果。     

基于新《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

根据新《电力设施抗震设计规范》(GB50260-2013)对随机地震动功率谱参数的取值进行分析。介绍新《电力设施抗震设计规范》中设计反应谱,推导设计谱到功率谱的转换过程。选取常用的Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过功率谱参数拟合,得到不同场地类别、不同抗震设防烈度下的地震动模型参数。该研究成果可为电力工程抗震设计分析提供参考。     

地震动特性参数对结构响应影响的近似定量关系

<正>地震动非平稳特性对结构响应有重要影响。通过讨论地震动特性参数的变化对结构响应的影响,建立地震输入对结构影响的近似定量关系。通过分析对地震动强度非平稳特性的描述参数,选取强震平稳段持时和下降段衰减系数来描述地震动强度的非平稳特性,并对大量地震动记录的统计分析确定了各参数的取值范围。基于DOE技术,采用均匀设计分析各参数的实验水平数,及各水平的取值情况,获得24组不同的参数组合。论文基于特定的目标谱,对设计给出的24组参数组合进行分析,对每组参数拟合得到了7     

场地地震安全性评价中确定设计地震动参数方面若干问题的研究

研究了确定设计地震动参数中涉及的若干问题,其中包括基岩水平加速度反应谱衰减关系的选择、震源深度对基岩水平加速度峰值及基岩反应谱曲线的影响、强度包络线函数及输入随机相位的选择、土体非线性特性参数和土层剪切波速值的选择、设计地震动反应谱的标定等问题。在有关方面的研究中基于一个典型场地计算剖面,采用一维等效线性化模型并通过逐项变换某些研究参数的方法,研究了有关方面对设计地震动参数可能产生的影响及存在的误差和相应的规律,有关研究结果对合理确定设计地震动参数具有一定的实用价值。     

冀东南堡油田设计地震动参数研究

新发现的冀东南堡油田位于地震和断裂活动较强的渤海湾地区,抗震设防问题不容忽视。本文分析了油田所在地区的地震活动和地震构造环境,并在此基础上划分出了潜在震源区,确定了地震动衰减关系,进行了地震危险性分析。然后根据油田周边相关工程的工程地质条件特征,建立了场地土动力模型,进行了土层地震反应计算,确定了场地设计地震动参数。结果表明,局部场地条件对地震动峰值和反应谱的影响较大,需对场地工程地质条件进行详细研究。     

剪切波速在判定石河子市某建设场地类别中的应用

场地类别是结构抗震设计中确定地震动参数的重要依据.相关规范允许在土类原位测试的基础上结合经验判定场地类别.但在工程地质条件复杂的场地中,这种方法存在很大的偏差.通过对比分析石河子某建筑场地根据地基土的工程地质特性、地基承载力等条件确定的场地类别与使用剪切波速判定的场地类别,说明经验方法存在的局限性,实测剪切波速依然是判定场地类别的可靠方法.     

基于水工设计反应谱的人工地震波合成及应用

在研究和评估水工建筑物的抗震性能时,人工模拟地震波是一种常用的输入荷载。为此本文建立了地震动的随机数学模型,确定了白噪声平稳过程的基本参数,根据设计反应谱和功率谱,功率谱与幅值谱之间的关系,并以随机相位角和强度包络线为参数,建立了频谱曲线。利用MATLAB编制相应程序,以FFT变换和FFT逆变换建立时域和频域之间的关系,调试反应谱与设计反应谱之间的误码差,实现了人工地震动的生成。为了消除人工波中残余长周期分量的影响,本文利用最小二乘法拟合原始加速度均值,利用加速度均值对人工地震动加速度进行校正,纠正了位移时程的漂移。结果表明该方法计算精度高和收敛快。最后以生成的人工地震动为输入,计算工程结构的动力响应,以期对工程抗震设计提供参考和依据。     

新型随机地震动模型

在研究结构的随机地震反应时，要用大量的符合场地条件的地震记录作为输入数据。但强震历史记录却不是每个地区都有的，因此根据符合场地条件的现有地震记录建立随机地震动模型具有重要意义。本文利用中国抗震规范2001版修正选取的样本波作为目标波，考虑了幅值和频率的双重非平稳性，建立了新型随机地震动模型——改进的时变ARMA模型随机地震动模型。通过使用残差的卡方检验法，对多种非平稳ARMA模型生成的模拟波进行检验；同时又比较丁模拟波与目标波的功率谱密度图和反应谱图。结果证明：此法能够更精确地反映不同场地条件地震动的频谱和幅值的真实内容，从而建立符合目标场地条件的更为有效的模拟地震动，为相关研究与工程设计架起一座桥梁。     

考虑设计地震分组的强度折减系数的研究

强度折减系数既是基于强度的抗震设计中确定设计地震力的关键因素,又是基于性态的抗震设计理论中确定非弹性反应谱的主要依据. 本文结合我国抗震设计反应谱的形式和特点,应用823条国内外水平向地震动记录（充分利用了我国取得的强震记录）,给出了一种考虑设计地震分组和场地类别的强度折减系数模型,研究了结构周期、延性、场地类别、设计地震分组、震级、震中距等因素对强度折减系数的影响. 结果表明:场地条件对强度折减系数的影响是不可忽略的,特别是对延性较大的短周期结构更应注意场地条件的影响;设计地震分组是影响强度折减系数的一个重要因素,在应用我国规范设计反应谱构造非弹性反应谱所用的强度折减系数必须考虑设计分组的影响;震级对强度折减系数的影响较小;如不考虑近场大脉冲地震动记录的影响,震中距对强度折减系数的影响是可以忽略的.