设计地震动参数概率分布研究

基于地震危险性理论分析框架,分析各类震源对地震动参数分布的影响,建立地震动参数分布函数,并采用芦山地震动传播规律验证其工程通用性。基于等超越概率原则,提出不同后续使用年限设计地震动参数计算方法。结果表明:地震动参数分布函数服从极值Ⅱ型分布;地震动参数累计分布函数可以用于不同后续使用年限设计地震动参数取值,满足现行规范要求。     

风电塔结构抗震设计的地震作用取值研究

本文采用均匀Poisson随机过程地震发生模型,以极值Ⅲ型分布描述地震烈度的概率分布,在考虑风电塔具有低阻尼特性的基础上,建立了不同设计使用期的地震作用计算模型,并且给出了地震烈度、地面峰值加速度与水平地震影响系数之间的换算关系。阐明了等设防烈度法,等重现期法和等超越概率法进行抗震设防烈度调整的基本原理,明确了不同设计使用期的抗震设防"三水准"。在借鉴现行建筑抗震鉴定标准中相关规定的基础上,对不同设计使用期的风电塔进行了合理的分类,利用等超越概率法分别计算不同设计基准期的风电塔的地震动。文中匹配现行抗震设计规范,列出了具体的地震作用计算步骤和计算结果。本文的研究结果不仅适用于新建的风电塔结构,也可供风电塔的抗震评估参考。     

地下综合管廊土-结构接触面参数对地震动力响应的影响数值分析

为研究土-结构接触面参数对地下综合管廊地震动力响应特征的影响,建立动力有限元数值模型,模型边界采用激励侧固定边界、远离激励侧黏性边界、其余侧自由场边界的优化组合动力边界,土体本构采用HSS模型,接触面采用改进Goodman单元,动力荷载考虑三种情况(Rayleigh波的作用、底部激励了美国加利福尼亚Upland地震波以及前两者的共同作用),分别研究不同地震动输入、接触面折减系数的改变对综合管廊内力及加速度的影响。研究结果表明:在相同的折减系数条件下,与静力作用相比,动力作用下的结构内力明显增大,综合管廊设计时应考虑地震荷载作用下内力增大的情况;随着界面折减系数的增加,正弯矩极值减小,负弯矩极值增大,加速度峰值增大;在相同接触面折减系数条件下,底部地震波输入产生的结构内力极值显著高于仅有Rayleigh波输入的情况;考虑Rayleigh波和地震波共同作用条件下,引起的管廊结构内力极值与仅考虑底部地震波输入时的结构内力极值差异不大。研究成果可供地下综合管廊结构地震响应精细化数值模拟及抗震设计参考。     

关于一般建筑物抗震设防标准问题

工程场地的设计地震动参数,目前多用概率地震危险性分析的方法给出。场地的地震基本烈度以设计基准期T=50年、加速度超越概率P=0.1的标准确定。本文根据广东省数地地震危险性分析结果结合我国常见的砖混结构的地震动参数的优化决策,认为上述标准宜取为T=50年、P=0.05—0.1。     

山东地区地震危险性空间分布特征研究

概述山东省及其周边的地震环境,并以地震危险性概率分析方法研究山东地区峰值地震加速度空间分布特征。分析不同超越概率水准的峰值地震加速度的比值。结果表明,不同超越概率水准的地震危险性分析结果的比例关系对地震环境具有明显的依赖特征,且总体上服从对数正态概率分布。     

北京地区不同超越概率水准下基岩峰值加速度分析

基于中国地震动参数区划图、华北平原地震带和汾渭地震带地震活动性参数、华北地区地震动参数衰减关系,计算北京地区50年、70年、100年不同超越概率水准下基岩峰值加速度.并分析不同年限各超越概率水准下的峰值加速度与该年限超越概率10％的峰值加速度比值,发现各计算格点的比值普遍偏小,按照当前抗震设防标准,所考虑的地震作用偏于保守且安全.     

基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性分析方法研究

本文以天水地区为研究区,结合地震潜在震源区模型和Newmark位移预测方程,采用概率地震危险性分析方法,计算了该地区50年超越概率10%水平下的Newmark位移。同时,根据天水地区50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度,并结合Newmark位移与阿里亚斯烈度的关系式,计算了天水地区在遭受50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度影响时,潜在滑坡体产生的Newmark位移分布。通过比较上述两种方法得到的天水地区不同Newmark位移的分布特征,本文认为二者虽然存在较大差异,但其空间分布特征均能反映天水地区每个场点处的相对滑坡危险性。对滑坡危险性水平进行分区的结果显示,天水地区60%以上的区域具有高地震滑坡危险性,50%以上的区域具有甚高地震滑坡危险性。本文的研究结果可以作为天水地区地震危险性及风险评估的参考资料,也可以作为天水地区城市规划、土地使用规划、地震应急准备以及其它公共政策制定的参考资料。      

不同版本规范设计的底框砌体结构地震易损性对比

历次地震震害表明,底框砌体结构在遭遇大地震时破坏严重。本文比较了《GBJ11-89建筑抗震设计规范》和《GB50011-2001建筑抗震设计规范》中关于该类结构的抗震设计要求。参考某地一个实际底框砌体结构建筑设计资料,分别按上述两版本规范设计了2个具有代表性的底框砌体结构。采用层间剪切模型基于IDA方法对结构进行了地震易损性分析,对比分析结果表明:按两版本规范设计的底框砌体结构的破坏均出现在过渡层;在设防地震作用下,按《89规范》设计的结构达到中等破坏的概率最大,使用功能受到影响,按《01规范》设计的结构达到轻微破坏状态的概率最大,使用功能基本无影响;在罕遇地震作用下,按《01规范》设计的结构发生严重破坏和毁坏的概率比按《89规范》设计的结构明显降低,抗震能力明显提高。本文提供的结果可丰富底框砌体结构地震易损性数据,为区域地震风险评估、震害预测等研究提供更加精细的易损性模型。     

统一考虑地震环境和局部场地影响的建筑物易损性研究

提出了一种综合考虑地震环境和场地影响的钢筋混凝土房屋地震易损性分析方法. 将地震环境、局部场地和工程结构作为一个整体,以概率地震危险性分析的方式考虑地震环境的影响,在此基础上详细考虑了随局部场地而变化的反应谱形状对结构地震反应及其破坏概率分布的影响. 此外,还提出了另一种表述结构易损性的方式,以对应于不同超越概率地震危险水平的方式, 提供结构地震破坏概率分布的信息.      

矿山地震能量极值分布的研究及其应用

将冈贝尔I型极值分布应用于矿山地震能量分布规律的研究，结合前人的研究成果，推导了能量极值分布函数的表达式，给出了其参数确定方法。在简要介绍老虎台矿矿山地震活动的构造及物理背景后，结合老虎台矿矿震实际，介绍了如何将能量极值分布用于强矿山地震事件的预测。结果表明，用这种方法预测的月最大矿震能量的概率分布与实际记录的矿震月最大能量分布一致。最后应用该法预测了老虎台矿未来几年内强矿震事件发生的概率。     

极值理论在工程地震中的应用

目前,工程结构抗震设计已经发展到以极限状态概率为安全标准的概率设计阶段。极值统计方法所得结果可以提供工程结构抗震设计参数。本文用极值统计分析方法研究了工程场地历史地震影响烈度的分布特征,探讨了利用历史地震影响评价工程场地地震危险性的可能性。结果表明,在历史地震资料比较丰富的地区,可以采用极值统计分析方法,从工程场地影响烈度时间序列中取得抗震设计的依据。在具体分析中,宜采用陈培善改进后的极值分布函数(Gc)和=(l——0.44)/(n+0.12)数据点拟合方式。      

我国中、低烈度区罕遇地震设防水准的选取

采用概率地震危险性(PSHA)方法计算了我国中、低烈度区位于主要经济带内的28个大中城市50年超越概率3%和2%的地震动峰值加速度,为比较中、低烈度区罕遇地震不同设防水准的影响提供了定量数据;计算了中、低烈度区50年超越概率3%和2%地震作用下对应的建筑结构的屈服加速度,评价其抗震能力。结果表明：50年超越概率2%对应的屈服加速度明显大于50年超越概率3%的对应值。根据分析结果,建议抗震设计规范将中、低烈度区罕遇地震的设防水准统一至50年超越概率2%。     

基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性分析方法研究——以甘肃天水地区为例

本文以天水地区为研究区,结合地震潜在震源区模型和Newmark位移预测方程,采用概率地震危险性分析方法,计算了该地区50年超越概率10%水平下的Newmark位移。同时,根据天水地区50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度,并结合Newmark位移与阿里亚斯烈度的关系式,计算了天水地区在遭受50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度影响时,潜在滑坡体产生的Newmark位移分布。通过比较上述两种方法得到的天水地区不同Newmark位移的分布特征,本文认为二者虽然存在较大差异,但其空间分布特征均能反映天水地区每个场点处的相对滑坡危险性。对滑坡危险性水平进行分区的结果显示,天水地区60%以上的区域具有高地震滑坡危险性,50%以上的区域具有甚高地震滑坡危险性。本文的研究结果可以作为天水地区地震危险性及风险评估的参考资料,也可以作为天水地区城市规划、土地使用规划、地震应急准备以及其它公共政策制定的参考资料。     

按现行规范设计的Ⅷ度区RC框架结构的倒塌性能评估

选取按照现行规范设计的既有建筑进行有限元建模,考虑地震动的不确定性对其进行大量增量动力分析(IDA),得到模型的IDA曲线簇。在此基础上对其进行地震需求概率分析和概率抗震能力分析,拟合得到结构的易损性曲线,据此对结构的倒塌概率进行定量评估,并比较基于非线性分析与性能评估软件PERFORM-3D的纤维模型和塑性铰模型的分析结果。结果表明:按照我国现行规范设计的钢筋混凝土(RC)框架结构,在预期的罕遇地震作用下倒塌概率较小,可满足"大震不倒"的要求;基于PERFORM-3D的截面纤维模型所得的RC框架结构,经非线性分析所得的倒塌概率相对保守,安全储备更高。     

与特征断层结合的地震活动空间光滑模型在衡水市活断层地震危险性评价中的应用

在衡水市活断层地震危险性评价中,应用研究区域的地震活动性数据建立恰当的分布式地震活动性空间光滑模型,并结合断层对周边地震危险性的影响,计算前磨头断裂和衡水断裂在不同超越概率下上限震级分别为6.5、6.0级的区域基岩峰值加速度。研究发现,研究区域内50年超越概率为63%的基岩峰值加速度略有增加;50年超越概率为10%、5%的基岩峰值加速度在断层附近有所增加。研究表明在较低超越概率的情况下,断层周围如深州市、冀州市和衡水市辖区的地震危险性大于其他地区;利用仪器记录资料得到的地震活动性模型并结合断层资料计算出的地震危险性结果能够反映衡水地区现今的地震活动水平和危险性水平。     

关于完善甲类建筑防震标准的思考

本文认为,宜按设计使用年限之不同,将甲类建筑由设计使用年限100年的甲A类和设计使用年限为50年的甲B类,分别确定设防地震的概率水平.考虑到国家抗震设防政策的延续性,并结合我国地震危险特性,甲A类建筑3个设防地震的重现期宜取200年、2000年和5000～10000年;甲B类建筑3个设防地震的重现期宜取100年、100...     

主余震作用下山地掉层框架结构的易损性分析

一次强震过后通常伴有多次余震发生,由于主震和其后续余震之间的间隔时间较短,使得主震损伤结构未能得到及时修复而进一步遭受余震作用,产生“二次损伤”。山地结构的受力性能与普通结构有显著差别。参考我国现行规范设计了具有代表性的3个不同掉层数与掉跨数的山地掉层框架结构及1个普通平地框架结构,采用增量动力分析方法,以Park-Ang损伤指数作为结构响应参数DM,以PGA作为地震动强度参数IM,给出了掉层结构以及平地结构在主余震作用下的易损性曲线,对比分析了掉层结构与平地结构的易损性,研究了余震对各结构易损性的附加影响。基于抗倒塌储备系数(CMR)评价了结构的抗倒塌能力,比较了各结构的抗震倒塌安全储备。结果表明:余震会提高结构的超越概率,且随着余震强度的提高,超越概率越大;掉层结构的超越概率更高,且掉层数与掉跨数对结构地震易损性的影响较大;与平地结构相比,山地掉层结构抗倒塌储备系数较小,抗倒塌安全储备较低。对于掉层结构,掉跨数与掉层数的增加均会降低结构的抗倒塌安全储备,且掉层数对CMR的影响更大。     

型钢混凝土框架结构地震易损性数值模拟研究

基于地震工程模拟平台Open SEES,研究了型钢混凝土(SRC)框架的数值建模方法。根据试验结果对比了3种不同非线性梁柱单元模型的计算效果,确定了最优单元模型。基于Open SEES平台和增量动力分析(IDA)方法研究了型钢混凝土框架结构的地震易损性。设计了3个具有不同柱梁抗弯承载力之比的结构,对其进行IDA分析,获得了各模型的抗震能力曲线。根据结构抗震能力曲线,求解了结构的地震易损性曲线,得到了结构在地震作用下各性态点的超越概率。对场地地震危险性进行分析,获得了场地地震危险性概率模型。基于结构地震易损性曲线及场地地震危险性概率模型,计算了结构各性态点的年平均超越概率。结果表明:柱梁抗弯承载力之比对计算结果的影响显著,随着柱梁抗弯承载力之比的增大,结构在特定地震动作用下倒塌的概率呈减小趋势。     

结构抗震的可靠度与位移控制设计

本文指出,目前抗震规范里规定的设计方法不能正确地估计结构抗震的可靠度。作者用24个地震记录计算了1800个多层建筑的弹塑性地震反应,给出了多层建筑在地震作用下延伸率的分布密度。文中用结构的延伸率不大于某一极限值的概率表示结构抗震的可靠度,提出了一个根据对结构抗震可靠度的要求设计抗震结构的方法。用此法进行设计,可以求出结构遇到不同强度地震时的可靠度。如果在某一时期某一强度地震发生的概率为已知,结构总的抗震可靠度即可求出。最后,用本文给出的结果对现有建筑的抗震可靠度作了估计。     

核设施地震危险性分析方法研究

福岛核事故揭示了外部自然灾害引发严重核事故的可能性,为核工程界敲响了警钟。因此,对我国运行和在建核电厂址逐步开展了抗震裕度评价(SMA)或地震概率安全评价(SPSA)工作。本文针对地震危险性分析在核工程应用中存在的问题,从设计基准地震动的确定、核电厂地震概率安全评价、超设计基准地震动安全分析3个方面进行了研究。设计基准地震动确定方面,目前存在的主要问题是某些核设施厂址确定论方法和概率论方法评价结果的显著差异。本文以我国的一些核电厂址为例,分析了确定论和概率论方法评价结果的控制性因素,分析结果表明,反应谱的周期较小时,主要受距厂址较近的发震构造(地震构造区)、潜在震源区控制;随着反应谱周期的增大,距厂址较远的区域性发震构造、高震级潜在震源区的影响逐步增大。通过分解变量MRs对地震动年平均超越概率(HT4)的相对贡献,给出了变量的边际分布和联合分布,说明了变量的分布特征,指出了评价结果差异的主要影响因素为单位面积上高震级档地震年平均发生率和衰减关系的截断水平。根据核设施结构基于性能抗震设计方法的应用要求,以地震引起堆融的年平均概率为目标,推导了反应谱调整系数公式,根据推导结果和中美两国厂址地震危险性曲线变化趋势的对比分析,建立了适用于我国的核设施结构抗震设计反应谱调整系数的近似公式。核电厂地震概率安全评价中的主要问题是概率地震危险性分析中的不确定性处理和表达。论文分析了地震动预测模型截断水平对概率地震危险性分析结果的影响,讨论了厂址地震危险性分析结果的分布形式;验证了随机振动理论方法的适用性,采用随机振动理论方法研究了土层地震反应分析中土层剖面模型参数的不确定性对评价结果的影响;介绍了美国中东部地区概率地震危险性分析认知不确定性处理采用的逻辑树方法,实现了逻辑树模型中多方案的权重确定方法,讨论了该方法的适用范围。关于认知不确定性处理,针对逻辑树模型在实际工程应用中存在的逻辑问题。基于稳定大陆地区最大震级和高震级档地震年平均发生率的研究进展,随机生成完整的地震目录,从中进行小样本抽样,分析了6值和高震级档地震年平均发生率的分布范围,研究了逻辑树模型中相互关联节点分支间的组合问题。根据稳定大陆地区最大震级先验分布的研究成果,利用破坏性地震目录计算似然函数,采用Bayesian方法,初步估计了对我国内陆核电厂址有重要影响的长江中游地震带最大震级的分布。关于抗震裕度评价中的抗震裕度地震确定问题,分析了我国核电厂址的地震危险性背景和不同堆型的抗震设计特点,以某核电厂址为例,采用多种方法确定了抗震裕度地震。根据分析计算结果,按照抗震裕度评价的目的、厂址地震危险性特征、堆型的抗震设计特点,给出了适用的方法和抗震裕度地震谱型。