地震反应谱初探

在计算地震荷载中,设计的依据是常规反应谱理论.然而,当质点间出现刚体移动时,用上述理论计算会出现奇异点.本文利用相对加速度进行计算,将常规反应谱理论进行修正,所得结论既偏于安全,又弥补常规反应谱的不足。     

地震波归一化时-频反应谱分析方法

反应谱理论是抗震设计的重要理论之一,但因其包含诸多基本假定,在应用上存在一定局限性,主要表现在:①反应谱理论只能反应结构的最大弹性地震反应,不能反映结构在实际地震反应中可能出现的非弹性特性;②反应谱无法反映结构低周疲劳特性的影响,不能反映结构在实际地震动作用过程中结构性能随时间的变化,无法进行结构在罕遇地震作用下的倒塌分析;③计算经验表明,反应谱的计算主要决定于地震动加速度记录中最强烈的一段;反应谱理论没有考虑地震动持时特性,而持时对结构造成的累积破坏作用小容忽视.     

工程场地地震安评中加速度反应谱标准化问题的讨论

文中计算了不同地震输入模式下的拱桥地震反应,讨论了输入指定地震波进行时域计算结果和按对应的反应谱进行计算所得结果之间的差异,特别分析了分别按地震波的实际反应谱和经过标定的反应谱计算得到的拱桥地震反应之间的不同.数值结果表明:在工程场地地震安全性评价中,采用标准反应谱的方式所提供的场地地震加速度参数,将会抹杀土层场地动力特性对地表地震动的影响.因此,按此地震动参数进行结构反应计算时,有时会低估结构的地震反应,留下结构抗震不安全的隐患.     

基础隔震结构反应谱拟谱与真谱差异研究

基于反应谱理论的隔震结构简化计算需要寻求并建立适合长周期和大阻尼比情况下的反应谱.文中指出规范反应谱及其拟相对位移反应谱在长周期部分存在的问题,对规范反应谱是否可用于隔震结构简化计算进行了分析,然后通过建立隔震结构反应谱,比较了隔震结构反应谱拟谱与真谱差异,分析了造成这些差异的原因,最后以算例具体分析规范反应谱理论的"由地震作用求地震作用效应"方法在隔震结构中的适用性.     

能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的应用研究

位移延性是桥梁抗震性能的重要指标之一,以Pushover分析为基础的能力谱方法能够考察结构在地震下的弹塑性位移响应,是抗震性能评估的一种有效手段.文中阐述了能力谱法的基本原理,说明了基于弹塑性反应谱的能力谱方法在求解性能点时不需要进行迭代计算;基于弹性设计反应谱建立了相对应的弹塑性反应谱,结合某实桥,将能力谱方法和增量动力分析方法进行了对比,并根据不同的地震基本烈度和场地土类型进行了抗震性能评估.分析认为,能力谱方法计算简便,对结构1阶振型的地震响应占主导时,具有较好的精度,并能够基于设计反应谱来考察结构的弹塑性抗震性能,可用于桥梁抗震性能的评估.     

基于ETABS的钢筋混凝土框架与楼梯共同工作性能分析

本文利用大型结构分析软件ETABS设计了4种包含和不包含楼梯的钢筋混凝土框架计算模型,分别采用底部剪力法、反应谱法和时程分析法对各模型进行了弹性阶段地震反应特性对比计算分析.结果显示:楼梯参与结构整体计算后,结构出现抗侧刚度明显增加、结构扭转振动显著、梯间框架柱剪力突变等现象;建议结构设计时采用包含楼梯的层间结构计算模型(M-4),使用振型分解反应谱法进行结构抗震分析计算.     

几条地震波的归一化时-频反应谱分析

时-频反应谱是地震动幅值、频谱和持时三要素构成的空间三维谱.基于此,本文提出归一化时-频反应谱定义与计算方法,计算三条典型地震波的归一化时-频反应谱,对比分析表明:不同地震记录的时-频反应谱的幅值在时间和周期两个轴上的分布差别很大,具有不同时-频反应谱的地震波可能对结构地震响应产生不同影响;对12层钢筋混凝土框架结构模型进行弹塑性时程分析,通过结构地震反应、结构损伤曲线与输入地震动的归一化时-频反应谱对比,发现结构最大反应并不一定是造成结构倒塌的直接原因,用结构弹性阶段反应最大值进行抗震设计存在一定局限性,从而证明归一化时-频反应谱可有效用来分析地震动特性和结构破坏机理.     

抛物线内插反应谱计算方法

为减小恢复被采信号所用的内插函数与山农要样定理要求的内插函数ha(t-n.T)之间的误差，提出了用抛物线内插－ha(t-n.T)的二阶近似代替常规的线性内插，为充分减小计算量，本文推导了计算绝对加速度反应谱的连锁公式。通过与常规方法的对比发现，抛物线反应谱算法的计算误差明显降低。在保证同样计算精度的条件下，抛物线算法较常规算法允许更低的采样率。为了将反应谱计算的相对误差控制在5％以下，抛物线算法要求有样率为奈奎斯特频率的5倍，而不是常规算法要求的10倍。     

Matlab程序计算反应谱的误差分析

基于反应谱计算的基本原理,对于单自由度弹性体系在水平地震运动xg(t)作用下的动力平衡微分方程,分别使用gradient和diff进行计算,并与使用cumtrapz命令积分计算的精确计算反应谱积分公式和简化的反应谱计算积分公式值进行了比较,xg(t)分别选取了实测的爆炸震动数据和天然地震数据,经过计算发现,对于高频比较显著的爆炸震动波,用上述方法计算出的反应谱在低频部分有小的差别,对反应谱的整体特征影响不大.但对于低频比较显著的天然地震波,用cumtrapz积分计算的积分公式与用diff命令计算的微分方程结果接近,用gradient命令计算的结果误差较大,因此在计算富于低频的震动波的反应谱时,用gradient命令求微分方程是不合适的.     

近断层速度脉冲的地震动特性研究

在搜集了大量近断层具有速度脉冲的记录后,对有速度脉冲和无速度脉冲的记录的反应谱和特征周期进行了对比,将近断层记录的反应谱与我国规范标准反应谱进行了比较, 还将各次地震有速度脉冲记录的反应谱和特征周期与规范标准谱及规范给出的特征周期进行了比较. 通过比较可知,在长周期段（大约在1.5 s以后）,有速度脉冲记录的反应谱值要比无速度脉冲记录的反应谱值大;计算特征周期时,对于近断层记录,T1和T2有后延的趋势, 采用不固定频段的方法计算更加合理; 无论是相对我国规范的Ⅰ类还是Ⅱ类场地, 有速度脉冲记录的特征周期比规范中给出的值都要大,均在规范值的2倍以上.      

自动提取反应谱特征参数的人工神经网络方法

本以反应谱的特征提取为主题,讨论了被估计目标特征的自动提取问题,中给出了反应谱特征参数提取的神经网络模型,该应用模型通过学习积累有关特征的知识,然后利用已学到的知识自动完成新目标相应特征的提取,体现出神经网络设计智能系统的潜力。     

TMD结构基于双过滤白噪声随机地震激励的系列响应的简明解

针对既有方法在分析TMD结构基于双过滤白噪声激励下结构响应的解表达式复杂而导致计算效率低的问题,提出了一种简明封闭解法。首先,利用双过滤白噪声谱的滤波方程与TMD结构的地震动方程联立,可将TMD结构基于复杂的双过滤白噪声激励准确的表示为易于求解的运动方程;其次,基于复模态法获得TMD耗能结构位移、层间位移的系列响应的复特征值及复模态参与系数;然后基于随机振动理论获得了TMD结构随机地震动系列响应（相对于地面绝对位移和结构层间位移）的功率谱统一形式的二次正交解,进而获得了TMD结构系列随机响应的0-2阶谱矩和方差的简明封闭解。最后研究了基于首超破坏准、Markov过程假设及串联失效模式的TMD结构的体系动力可靠度。通过一算例分析,表明了本文方法的正确性和高效性。因此,本文方法可用于各类线性结构基于复杂的随机地震动响应的分析及其动力可靠度计算。     

旋转地震合成及其在大跨度悬索桥中的应用

为探究旋转地震动在大跨度悬索桥中的应用,首先,从线弹性理论和功率谱角度基于随机振动理论提出了6维地震动加速度功率谱模型;其次,基于MATLAB编制旋转地震动人工地震合成程序,从反应谱角度对合成地震动进行了正确性验证和拟合精度迭代调整;最后,分析了旋转地震动与地震动入射角对桥梁结构地震响应的影响。研究表明：人工合成的地震动平动分量反应谱与实测地震动的平动分量反应谱吻合度较高;六维地震动的主梁跨中竖向位移越是三维平动地震动的3倍,而主缆轴力峰值接近2.25E+05kN,约是三维平动地震动的1.3倍;旋转地震动和地震动入射角将会加大桥梁结构的位移响应和内力响应,且会减小塔底截面和桩最不利截面的安全性。     

Analysis of strong earthquake ground motion for prediction of response spectra

Prediction of response spectra for earthquake engineering purposes is considered from a new point of view based on the dislocation theory of earthquakes. It is shown that the traditional scaling of response spectra by the predicted peak acceleration should be limited to the high-frequency end of the spectrum, and that the peak acceleration in the near field is not strongly correlated with earthquake magnitude. The amplitude of the long-period end of response spectrum at source to station distances greater than about 10 source dimensions should be scaled with seismic moment, while for distances less than about one source dimension this amplitude should be proportional to the permanent ground displacement. To reconcile the existing extensive data on seismicity of active regions based on magnitude scale, it is shown that magnitude can be used to determine approximately the seismic moment.     

Non-stationary structural response with evolutionary spectra using seismological input model

A recently developed seismological model of ground motion is incorporated into the non-stationary random vibration theory making use of Priestley's evolutionary power spectral density. A general method of computing the input power spectrum is proposed and shown to reduce to the classical method when the input and the output are taken as stationary. Based on the concepts of Yang's non-stationary envelopes and first-passage reliability estimates via extreme point process, a statistical response spectrum for the pseudo-velocity is developed. Comparisons made among the results of non-stationary analysis with different modulating functions, and that of the stationary approximation, on SDOF linear structures with 5 per cent damping show that the type ofmodulating function chosen has little effect on the magnitudes of mean pseudo-velocities, provided the input power spectrum is properly scaled, and that the stationary approximation produces conservative results for structures with natural periods greater than 0.5 sec.     

Deterministic and probabilistic floor response spectra

The paper presents a comparative study for computing floor response spectra (FRS) for complex structures. For the purpose of validation and evaluation of the methods for practical application, a systematic comparison of two concepts, classical deterministic and probabilistic, was carried out as an example of a nuclear power plants structure. The deterministic method utilizes time history analyses compatible with the prescribed design response spectrum. The probabilistic method uses an analysis of random vibrations for defining the probabilistic FRS influenced by random seismic soil movement. The seismic input is a power spectral density function (PSDF) compatible with the design response spectrum. The probabilistic approach based on PSDF provides satisfying FRS with far less effort and time consumption needed for calculation.     

南水北调台儿庄泵站抗震安全性评价

以南水北调台儿庄泵站为研究对象,运用三维有限单元法以及反应谱理论分析该泵站的动力特性和动力响应。根据上部结构与泵站站身刚度相差较大的特点,提出了分别计算各自的动力特性,再利用反应谱理论组合法求解结构动力响应的计算方法。计算结果证明,台儿庄泵站设计合理,整体结构的抗震安全性满足设计规范要求。     

基于模拟退火算法的设计反应谱标定方法

反应谱的标定是抗震设计的基础工作之一,模拟退火算法是基于模拟固体退火过程而提出的多参数优化组合方法。本文提出将模拟退火算法应用于设计反应谱的标定,并概述了模拟退火算法的基本原理及特点,介绍了运用MATLAB基于模拟退火算法对反应谱进行标定的过程。检验了将模拟退火算法应用于场地相关谱标定的可行性和合理性,给出了将其应用于工程场地地震安全性评价中设计反应谱标定实例。通过检验和实例分析可以看出,基于模拟退火算法的反应谱标定方法所给出的设计反应谱谱形真实地反映了原地震反应谱的特征,较客观的反映了场地相关反应谱的峰值和周期特征。