基于条件Newmark-Hall三联谱的时程分析选波方法

条件均值谱（CMS）已成为目前国内外广受关注及认可的结构抗震时程分析选波的目标谱,但其无法同时兼顾多个周期点谱加速度具有相同的地震危险水平,对于须考虑多阶振型影响的长周期结构尚存局限。Newmark-Hall三联谱是基于加速度峰值（PGA）、速度峰值（PGV）和位移峰值（PGD）并联合短、中、长周期相关放大系数建立的反应谱,与短、中、长周期结构均具有天然良好的相关性,其与概率地震危险性分析（PSHA）结合较弱及具有经验化特征。将两种反应谱的优势相结合,即将CMS的“条件分布”理念引入Newmark-Hall三联谱,建立了条件Newmark-Hall三联谱（即CN-H）,并提出了以CN-H为目标谱的选波方法（即CN-H方法）。以美国SAC计划设计的3层和9层抗弯钢框架结构为例,将CN-H方法与以CMS为目标谱的选波方法所得结果进行了对比。CN-H方法对于结构反应均值的估计与CMS方法具有一致的准确性,且所得结构反应的离散性也较低,可见CN-H方法对于结构弹塑性时程分析选波具有良好的适用性。     

建筑结构时程分析法中天然地震波的选择

要保证建筑结构时程分析结果的合理性,必须合理选择输入地震波。从工程实例出发,考虑峰值、频谱特性、地震动持时及适当的地震波数量,说明如何挑选合适的强震记录作为结构工程时程分析的输入,以此进行工程的抗震设计。     

考虑增量时程贡献趋向和误差排序的多阻尼目标反应谱拟合

在目前的多阻尼反应谱拟合的时程调整法中,由于各阻尼、各控制周期点之间的交叉影响,拟合误差容易出现"此消彼长"的现象,进而降低拟合精度和收敛速度。基于现有单阻尼反应谱拟合的时域调整方法,探讨了增量加速度时程引起的最大地震动反应的正负向及阻尼-周期调整顺序对拟合精度和收敛速度的影响,并提出了考虑增量加速度时程的最大反应贡献趋向和按误差排序的改进思路。将改进后的时域调整法应用于核电厂多阻尼目标反应谱拟合上,选取不同时-频特征的天然地震动时程作为"种子"进行拟合,探讨"种子"时程的选取对拟合结果的影响,并提出针对不同工程结构进行目标反应谱拟合时,应根据结构物的动力特性选取初始的"种子"时程。     

结构地震反应时程分析中的阻尼问题评述

本文对一般建筑结构地震反应时程分析，主要是弹塑性时程分析中阻尼问题的研究现状进行了分析介绍，指出了存在的问题，并就解决这些问题的关键提出了作者的看法。     

隔震结构地震波选择方法研究

隔震结构的设计一般是采用时程分析算法进行的,故选择合适的地震波十分重要。而目前设计人员往往依据隔震前模型进行隔震设计,存在一定的不合理性。本文依据隔震前和隔震后两种不同的选波模型和对地震波反应谱控制频段的不同提出三种选波方案:方案一为对所选地震动的加速度反应谱在场地特征周期Tg附近的平台段和隔震前结构基本周期T1a所在下降段的控制;方案二为对在Tg附近的平台段和隔震后结构基本周期T1b所在下降段的控制;方案三为对所选地震动的加速度反应谱在Tg附近的平台段和隔震前、后两结构基本周期段的分别控制。通过对某五层混凝土框架隔震结构分别输入三种方案所选的20条地震动记录,对比隔震结构的水平向减震系数的离散性,分析罕遇地震作用下支座位移的合理性,证明方案三可以取得最优的计算结果,并提出一种基于规范设计反应谱不同频段的三频段控制选波方法。此外选取5个不同结构形式的工程算例验证三频段控制选波方法对于一般结构的适用性。     

俯冲带板间地震竖向加速度谱的阻尼修正系数模型

我国台湾省和南海东部地区处于地质构造复杂和地震频发的俯冲带区域,这一地区的结构抗震设计影响着该地区的开发建设进程。为建立适用于该地区的俯冲带板间地震竖向加速度谱的阻尼修正系数模型,本文选用日本K-NET与KiK-net台网的3 552条俯冲带板间地震记录,分四类场地建立以阻尼比和谱周期为参数的阻尼修正系数模型,并分析其它未纳入模型的参数对误差的影响。结果表明：采用阻尼比对数的三次多项式表达式即可实现良好拟合;模型在短周期内的误差主要受场地效应与路径效应影响,在长周期和高阻尼比时误差主要受震源效应影响;分场地建立阻尼修正系数模型可有效降低场地效应产生的误差。本文的研究成果可用于求解俯冲带地区无震源效应与路径效应的竖向设计反应谱。     

俯冲带板间地震水平加速度谱阻尼修正系数研究

基于日本K-net和Kik-net台站的俯冲带地区板间地震的数据,分SCⅠ~SCⅣ四种场地分别建立了水平向加速度反应谱阻尼修正系数模型。利用最小二乘法进行回归拟合,拟合公式采用对数三次项提高拟合精度。通过统计检验和残差分析,验证模型的拟合效果。研究表明:低于5%与高于5%阻尼比的阻尼修正系数变化趋势差异明显,分别在周期点0.3~0.5s区间达到极大值和极小值;不同场地类别的阻尼修正系数统计上显著不同,建立不同场地类别的模型是必要的;模型残差的标准差分布在0.012~0.712之间,建立的阻尼修正系数模型较好的拟合了阻尼修正系数随谱周期和阻尼比的变化趋势。     

俯冲带板内地震竖向加速度谱阻尼修正系数模型研究

基于日本K-NET和KiK-net台网的4695条俯冲带板内地震记录,采用最小二乘法对阻尼修正系数(DMF)的几何均值进行关于阻尼比和谱周期的回归拟合,分场地类别建立了考虑阻尼比和谱周期的竖向加速度谱DMF模型.为探究震源、路径和场地效应对该模型残差分布的影响,采用随机效应模型将残差分离得到各类残差及相应的残差标准差,...     

考虑周期折减的结构弹性时程分析调整方法

针对结构弹性时程分析时无法考虑周期折减的问题展开研究,通过对比结构时程分析的过程中,地震波的选取是否考虑周期折减的差异,提出采用增大系数放大时程分析法输入地震波有效峰值加速度以及地震响应;考虑弹性时程分析过程中,周期折减对结构地震作用的增大效应。理论分析增大系数取值的影响因素,并基于单自由度体系对比两种调整方法的效果及差异,采用实际算例以验证所提出弹性时程分析中考虑周期折减调整方法的有效性。结果表明:增大系数的取值与周期折减系数、结构自振周期及场地特征周期等因素有关;对于单自由度体系,两种调整方法具有完全相同的调整效果;按文章提出方法考虑周期折减的算例结构,弹性时程分析所得各楼层地震剪力及层间位移角与考虑周期折减的反应谱(CQC)计算结果均较为接近。     

俯冲带板内地震竖向位移谱阻尼修正系数模型研究

基于日本K-NET和KiK-net台网中4695条俯冲板内地震记录的竖向分量,建立了位移谱阻尼修正系数(DMF)模型.采用基于场地周期的场地分类方法,并通过固定效应法推导出模型系数.该DMF模型考虑了谱周期、阻尼比和场地条件的影响,可以用来调整与震源和距离无关的设计反应谱.利用阻尼比对数的二次方程式对原数据进行拟合回归...     

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。     

An efficient method for selecting and scaling ground motions matching target response spectrum mean and variance

The purpose of this study is to propose an accurate and efficient method for selecting and scaling ground motions matching target response spectrum mean and variance, which does not require excessive computation and simulation. In the proposed method, a desired number of ground motions are sequentially scaled and selected from a ground motion library without iterations. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同类型俯冲带地震竖向地震动阻尼修正系数对比研究

俯冲带地区竖向地震动的阻尼修正系数在工程结构抗震设计中起着重要作用。由于俯冲带地区的板块构造复杂,俯冲带地区的地震可划分为浅壳上地幔地震、板内地震和板间地震3种类型。为研究不同类型俯冲带地震的竖向地震动阻尼修正系数间是否具有显著差异而需要分别建立不同的阻尼修正系数模型,采用日本俯冲带地区的地震动数据,通过假设检验和构造差异指标的方式对不同类型地震的竖向加速度和位移反应谱的阻尼修正系数进行两两比较。结果显示:不同地震类型的竖向地震动阻尼修正系数在众多谱周期上存在统计意义和工程实际意义上的显著差异。该研究表明:研究俯冲带地区竖向地震动阻尼修正系数时需要考虑地震类型的影响。     

框架结构的输入地震动记录调幅方法试验研究

为了确定框架结构弹塑性时程分析时输入地震动记录的调幅方法,本文利用一个1/40比例的框架结构振动台试验研究了四种地震动记录调幅方法的适用性。利用四种地震动记录调幅方法对20条地震动记录调幅,通过振动台依次输入不同周期的框架结构中,通过分析结构顶层的层间位移角和最大加速度两个参数的变异系数,确定最适宜此种结构体系的地震动记录调幅方法。研究表明,当结构的基本周期可以准确确定时,利用S_a(T_1)调幅方法得到的地震动记录引起结构响应的离散程度最小;当结构的基本周期不确定时,利用MIV调幅方法得到的地震动记录引起结构响应的离散程度最小;当周期有30%的变化时,ASCE调幅方法引起结构的最大加速度的变异系数波动不大,相对比较稳定;无论何时PGA调幅方法得到的变异系数都是最大,表明此法得到的离散程度最大。建议在对框架结构进行时程分析时,对于确定性周期的结构采用S_a(T_1)调幅方法,对于不确定性周期的结构采用MIV调幅方法,ASCE和PGA调幅方法不宜采用。     

不同类型俯冲带地震水平向地震动阻尼修正系数对比研究

基于日本KiK-Net、K-Net地震台网和太平洋地震工程中心（PEER）的14 713条地震动记录,比较了俯冲带地区浅壳上地幔地震、板内地震和板间地震的水平向地震动加速度反应谱阻尼修正系数（DMF）和位移反应谱阻尼修正系数（DMF）的差异,并进行了5%置信水平下的假设检验,探究了俯冲带地区不同地震类型对DMF的影响。结果显示:在大多数谱周期,不同地震类型的DMF存在统计意义上的显著差异;在低阻尼比中短周期时,加速度谱DMF和位移谱DMF基本相同;在高阻尼比长周期时,不同地震类型的加速度谱DMF差异大于位移谱DMF差异。研究表明:俯冲带地震水平向地震动DMF需要考虑不同地震类型的影响。     

液化条件对地表动力响应影响的有效应力动力分析

本文根据上海市区的典型地层分布及其力学参数,选取和构造了若干计算剖面,利用Biot动力固结方程和亚塑性边界面模型的排水有效应力动力分析方法,计算了地下水位、粉砂层厚度及其埋深等对地表峰值加速度和位移的影响,得到了一些有意义的结果。     

The effect of amplitude scaling limits on conditional spectrum-based ground motion selection

Amplitude scaling is commonly used to select ground motions matching a target response spectrum. In this paper, the effect of scaling limits on ground motion selection, based on the conditional spectrum framework, is investigated. Target spectra are computed for four probabilistic seismic hazard cases in Western United States, and 16 ground motion suites are selected using different scaling limits (ie, 2, 5, 10, and 15). Comparison of spectral acceleration distributions of the selected ground motion suites demonstrates that the use of a scaling limit of 2 yields a relatively poor representation of the target spectra, because of the small limit leading to an insufficient number of available ground motions. It is also shown that increasing scaling limit results in selected ground motions with generally increased distributions of Arias intensity and significant duration Ds_5-75, implying that scaling limit consideration can significantly influence the cumulative and duration characteristics of selected ground motions. The ground motion suites selected are then used as input for slope displacement and structural dynamic analyses. Comparative results demonstrate that the consideration of scaling limits in ground motion selection has a notable influence on the distribution of the engineering demand parameters calculated (ie, slope displacement and interstory drift ratio). Finally, based on extensive analyses, a scaling limit range of 3 to 5 is recommended for general use when selecting ground motion records from the NGA-West2 database.     

强震下斜交桥地震反应与减隔震性能分析

针对斜交桥在破坏性地震中发生破坏和损伤的突出问题,采用铅芯橡胶支座(LRB)进行隔震和滞回耗能。基于OpenSees平台建立了不同斜度的传统非隔震和全桥采用LRB隔震的4跨斜交连续梁桥动力分析模型,沿2个水平方向输入远场地震动和具有向前方向性效应、滑冲效应以及无速度脉冲效应的近断层地震动,并进行非线性时程计算,研究桥墩和挡块的损伤状态、主梁旋转度、碰撞力与斜交桥斜度的关系以及LRB对斜交桥抗震性能的影响。结果表明:向前方向性效应和滑冲效应的脉冲型地震动作用下的斜交桥地震反应和损伤明显大于无速度脉冲近断层和远场地震动作用; 采用LRB隔震后,明显降低了固定墩的地震损伤,桥墩位移减震率可达到50%以上; LRB隔震桥主梁与挡块的间隙宜结合桥梁的地震风险和设计位移进行确定。     

Sensitivity analysis of the seismic demands of RC moment resisting frames to different aspects of ground motions

A weight vector representing the relative importance of various characteristics of ground motions (GMs) and a conditioning intensity measure (IM) are required to be able to use the generalized conditional IM framework for the purpose of GM selection. An inappropriate weight vector may result in the biased distributions of some important characteristics of GMs and, consequently, the bias in the structural responses. This article aims to provide the analyst with the understanding of which properties of GMs are important in capturing the accurate structural responses, to specifically assign a suitable weight to them and to select an appropriate conditioning IM as well. To this end, 4 reinforced concrete buildings, located at the site in which the seismic hazard is dominated by shallow crustal earthquakes, are considered. The findings reveal that the appropriate weight vectors depend on the characteristics of the employed structural systems. In addition, the role played by each IM in capturing the true structural responses changes over different earthquake intensity levels implying that different weight vectors are required over different earthquake levels. Furthermore, this study shows that, even in case of shorter‐duration GMs from shallow events, GM duration should be incorporated in GM selection as it has effects on the peak‐based structural responses in the earthquake levels beyond the level of 2%‐in‐50‐years. Specifically, the findings reveal that in case of shallow events, unlike large magnitude earthquakes, the shorter the duration of GM the more rapid release of energy and, consequently, the larger the peak‐based structural responses.