地震动持时对工程结构地震反应影响研究进展

地震动工程特性由幅值、频谱与持时三大要素决定,三个要素共同决定了地震动对工程结构破坏作用,工程结构抗震设计与评估等应全面考虑三个要素综合影响。目前来看：关于幅值及频谱的研究成果已广泛应用于各类工程抗震设计与评估,但关于地震动持时这一要素,国内外至今尚无明确的考虑方式和相应设计与评估技术,或考虑相对笼统。部分规范仅在结构地震反应时程分析方面做出了简单规定,尤其是用于确定地震荷载的抗震设计谱,几乎没有反映地震动持时对结构的影响,这远远不能满足性态及韧性等先进抗震方法对地震动作用的迫切需求。因此,关于地震动持时特性及其对工程结构地震反应影响的研究,近期成为一个热门研究课题。本文主要回顾和评述了地震动持时对工程结构地震影响的研究进展,并根据国内外研究现状对地震动持时研究进行了展望,可供分析地震动工程特性及其对结构的影响参考。     

结构多维地震作用研究综述及展望（Ⅰ）—地震动输入

综术了结构多分量地震作用研究的发展概况，在第（Ⅰ）部分中，主要综述了多分量地震动输入的有关问题，分别从多分量地震动的转动分量，随机模型及相关性的研究方向进行了讨论。在第（Ⅱ）部分中，主要综述了结构在多分量地震作用下的反应分析方法，包括多分量抗震分析的反应主普法，时程法和随机方法，最后讨论了多分量地震作用研究中存在的问题，对今后的研究方向提出了展望。     

地震动反应谱与RC框架结构地震响应相关性分析

弹塑性时程分析一般用来评估和验算结构抗震性能,如何选取合适的输入地震动是其中关键工作之一。为给结构弹塑性时程分析选取地震动提供合理的参考参数,本文讨论了地震动反应谱参数与结构地震响应之间的相关性。首先建立了6层和7层两个钢筋混凝土(RC)框架结构数值模型,分别对两个结构进行了大量地震动作用下的时程反应分析,并考察了地震反应特点;然后将结构地震响应与地震动反应谱参数建立关系并进行了相关性分析。结果表明:对RC框架而言,结构地震响应与弹性谱参数相关性较小,与等强度反应谱相关性随标准屈服强度降低而增大,与等延性反应谱相关性随延性增大而增大,而与地震动输入能量谱在标准屈服强度较小时相关性最大。建议RC框架结构在进行地震反应时程分析时,可以参考地震动的弹塑性输入能量谱、等强度速度谱和等延性加速度或位移谱,以选取引起结构不同地震反应水平的输入地震动。本文结果和结论可供结构弹塑性时程分析选取合适的输入地震动参考。     

北京盆地结构对长周期地震动反应谱的影响

建立了北京盆地含起伏地形的地下介质三维速度结构模型, 以有限差分方法对盆地内的3次地震动进行了数值模拟． 计算了地表加速度反应谱, 论证了反应谱的有效周期范围, 从而获得了盆地结构对长周期段反应谱的平均放大系数, 并对不同周期时反应谱的平均放大系数进行了分区, 为今后城市的合理规划和长周期建筑物的建设提供了抗震设防参考． 最后对反应谱平均放大系数与等效沉积物厚度之间的关系进行了回归, 得出了反应谱放大系数随沉积物厚度增大而增强, 以及随周期增大而减弱等结论．      

地震动反应谱与相位差谱的关系

研究了地震动相位差谱与反应谱的关系，从中发现相位差谱通过影响单自由度体系反应时程的形状来影响地震动反应谱．在相位差谱均值一定的前提下，减小其方差将使反应谱增大，反之将使反应谱减小．在相位差谱方差固定时，增大其均值的斜率将使反应谱值减小，反之将加大反应谱．相位差谱作用于反应谱时阻尼在其中起着重要作用，随着阻尼的增大，相位差谱对反应谱影响越来越明显．阻尼的增大使得相位差谱对放大倍数谱的影响逐渐减小     

不同的地震动输入面对地震反应分析结果的影响

利用目前工程抗震设防上广泛应用的土层地震反应计算分析软件,对成都某典型卵石场地剖面进行了计算,得到了不同输入地震强度下的地震反应分析结果随不同地震动输入面的变化规律。结果表明,无论是地表加速度峰值,还是反应谱特征周期,在相同的地震动强度输入下,均是随着地震动输入面的变深而增大,其中加速度峰值最大增加20%以上,反应谱特征周期最大增加10%以上。此结论可为工程抗震设计人员获得科学合理的结构设计提供参考。     

基于随机地震动模型的结构随机地震反应谱及其应用

本文考虑给定地震烈度下地震地面运动的随机过程性，得强震记录统计确定的地震持时和我国地震规范采用的地震地面最大加速度平均值，确定了平稳过滤有色噪声地震动模型的参数；通过大量计算和回归分析，得到了单质点振子均方地震位移的实用计算公式，提出了随机地震反应谱，等效随机地震静荷载及结构地震随机反应和可靠性分析的实用方法，把结构在随机地震动作用下的动力可靠性分析转化成了结构在等效随机地震静荷载作用下的静力可靠     

汶川地震地震动的扭转分量反应谱

计算地震动转动分量反应谱的方法主要有反应谱定义法,功率谱反应谱转换法以及Rutenberg和Heidebrecht (1985)提出的一种由平动反应谱间接得到转动反应谱的方法.反应谱定义法就是首先合成地震动转动分量的时程,然后计算各个自振周期的结构在转动时程作用下的最大反应,不同周期结构的最大反应连接起来便可得到与这条时程相应的反应谱,这是获得反应谱的一种常用方法.     

地震动反应谱与相位差谱的关系

研究了地震动相位差谱与反应谱的关系,从中发现相位差谱通过影响单自由度体系反应时程的形状来影响地震动反应谱．在相位差谱均值一定的前提下,减小其方差将使反应谱增大,反之将使反应谱减小．在相位差谱方差固定时,增大其均值的斜率将使反应谱值减小,反之将加大反应谱．相位差谱作用于反应谱时阻尼在其中起着重要作用,随着阻尼的增大,相位差谱对反应谱影响越来越明显．阻尼的增大使得相位差谱对放大倍数谱的影响逐渐减小．     

地震动强度对场地地震反应的影响

通过对场地地震反应的研究发现,地震动强度不同,同样的场地对地震动的影响也不同,得到的反应谱形状也不同。目前我国抗震设计规范中不同烈度下的设计反应谱形状完全一致,没有考虑地震动强弱对相同场地反应谱形状的影响。     

地震动功率谱与反应谱的转换关系

本文详细评述了现今常用的几种加速度反应谱与功率谱的转换关系。对于小阻尼单质点体系而言，考虑到输入地震动是一非平稳的随机过程，又由于其传递函数的窄频带滤波特性，它的加速度反应将是一窄频带的非平稳随机过程。对于峰值系数水平的超越不是独立的，而是成群超越。据此本文考虑非平稳效应和对峰值系数水平的成群效应，对前人的转换关系进行了修正，并基于随机振动理论，给出了对工程上常用的频率平稳、强度非平稳的地震;动模型的功率谱和反应谱的转换关系。此转换关系对于长、短持时的地震动记录和反应谱长、短周期部分以及不同阻尼比的反应谱都能给出精度较高的结果。     

工程地震动模拟研究综述

地震动时程输入是结构抗震设计发展的必然要求,工程地震动模拟则是确定输入时程的主要方法.以研究满足工程需要的地震动模拟技术为宗旨,阐述了工程界合成地震动的历史与现状,以及地震学方法的工程应用,并总结出相关方法的特点和适用性.最后结合工程应用的特点,对工程地震动合成的发展方向进行了展望.     

不同类别场地地震震动反应分析

基于GB50011-2001建筑抗震设计规范划分的4类场地，设计了115个一维成层场地，计算模型用场地地震反应分析的等效线性化波动分析方法，对场地地震反应进行了计算，找出了4类分类场地条件对场地地震动影响的特点及规律。得出对于Ⅲ类、Ⅳ类场地，当计算基底输入幅值较大时，地震动长周期成分十分丰富，短周期成分少的结论。     

地震动旋转分量的反应谱估计

地震动旋转分量对结构物的破坏作用越来越引起人们的注意。从工程应用考虑,首先要解决的问题是如何获得旋转反应谱。本文从弹性波动理论出发,提出了两种直接从平动反应谱获得旋转反应谱的方法。一种是“反应谱定义法”,另一种是“近似反应谱-功率谱转换法”。然后基于随机振动理论。对这两种方法的精度及其各自的适用范围进行了深入的讨论。     

同时满足多个阻尼反应谱的人造地震动时程合成

应用Ｍ．Ｈｉｒａｓａｗａ和Ｍ．Ｗａｔａｂｅ（１９９２）提出的方法,进行了相应的数学推导：即以满足某个阻尼比的反应谱的人造地震动作为初始时程,采用奇异值分解法,通过解线性方程组求出校正时程,并多次叠以逐步辐近     

地震动位移峰值对斜拉桥地震反应的影响

根据同一加速度反应谱拟合了加速度峰值相同、速度峰值相同、位移峰值不同的两组地震动时程。以大跨斜拉桥的三维模型为例，在以上两组时程的激励下，应用有限元立法，对斜拉桥的地震反应进行了分析。计算结果表明：在弹性阶段，地震动位移峰值时斜拉桥的动力响应影响不明显；但当结构进入弹塑性阶段时，在位移峰值较大的一组地震动激励下，桥梁的墩底弯矩和塔顶位移会有更大的响应。     

各类抗震设计规范对设计地震动时程规定的对比分析

系统介绍了国内外各类抗震设计规范和导则中关于设计地震动时程方面的规定。分别从时程分析范围、时程组数以及天然时程所占比例、设计地震动时程的峰值和反应谱特性、设计地震动时程的持时特性以及设计地震动时程的相关性等5个方面,对比了不同行业抗震设计规范中关于地震动时程相关规定的异同。以我国现行《建筑抗震设计规范》为例,给出了满足相关要求的设计地震动时程,并针对设计地震动时程确定过程中需要关注的问题进行了讨论,以期为我国地震安全性评价工作中设计反应的确定谱提供参考。     

1996年11月9日南黄海地震的长周期地震动反应谱

利用ＮＣＤＳＮ上海佘山地震台的宽频带数字地震记录计算了１９９６年１１月９日南黄海６．１级地震的基岩地震动反应谱。与１９９０年２月１０日江苏太仓４．９级震的反应谱进行了比较，发现这次南黄海南震的长周期地震成分较为丰富。鉴于这次地震在上海市出现了长周期破坏的事例，指出了研究长周期地震动的必要性和紧迫性。