基于不同设定地震方法的长周期建筑设计反应谱的对比分析

现有的设定地震方法主要有两种：加权平均法和最大概率法。本文首先简要介绍了这两种方法,然后以烟台地区一高层建筑为研究对象,分别采用加权平均法和最大概率法进行地震危险性分析,确定出设定地震震级、震中距以及具体空间位置,给出了两种方法的设定地震反应谱,最后对这两种方法所得结果的差异进行了对比和分析。结果表明：加权平均法所得反应谱将长周期处的安全性考虑在内,适用于中长周期建（构）筑物;最大概率法由于其长周期处谱值偏低,会增加长周期工程的危险性,不宜用于长周期工程,但对短周期建（构）筑物应用合理;对于自振周期不同的建筑工程应选用不同的地震危险性分析方法进行设计反应谱的确定。     

用于地下结构地震反应分析的改进反应加速度法

为考虑结构的存在对反应加速度法中地震输入荷载的影响,基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB 50909—2014）中的反应加速度法,提出将土-结构模型转换为自由场模型的等效方式进行地震反应分析。采用等效自由场进行地震输入荷载计算,近似地考虑了结构的存在对地震输入荷载的影响,以期提高反应加速度法的计算精度。使用有限元软件ABAQUS,采用改进前后反应加速度法对日本大开车站不同工况下的地震反应进行计算。研究结果表明,采用等效自由场计算的地震输入荷载有效提高了反应加速度法的计算精度。在验证等效方式有效性的基础上,分析等效模型宽度的选取对反应加速度法计算结果的影响,建议等效模型边界至结构侧边的距离取为1～3倍结构宽度。     

非弹性反应谱计算的一个改进算法

本文就非弹性地震反应谱的计算问题（运动方程的形式，谱参量的选取，方程解算中恢复力模型上拐折点的处理和时间积分方法），给出了几点理论考虑，介绍了一个改进的算法。这一算法具有精度好和效率高的优点，这对做好结构抗震设计和其它地震工程问题中需要处理大量强震动数据的分析研究工作是有利的。文中还就双线型恢复力模型具体计算了2个例子（一个为屈服强化情形，另一个为理想弹塑性情形）。最后联系计算工作和计算结果，对非弹性反应谱计算中的其它有关事项做了补充讨论和说明。     

场的指数与地震动参数的关系

利用现场实测资料，对河北省玉田、宁河两县烈度异常区内外的５１个场地（村庄）进行了模拟唐山地震的地震反应计算；研究了地震动参数（地面加速度和反应谱特征周期）与场地指数的关系，验证了场地指数反映场地地震效应的有效性。     

多年冻土区桥梁的地震反应

首先研究了冻土区桥梁的抗震计算方法,对波动法和惯性力法的计算结果进行厂对比分析。对比结果表明惯性力法的计算结果偏大,但当基岩的剪切波速很大时,两种方法的结果接近。然后,采用波动法对季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构进行了地震反应分析,研究了冻土层的变化对桥梁结构地震反应的影响,得到了不同冻土厚度、不同墩高时桥墩地震内力分布的规律。计算结果表明,冻土层的存在对桥梁的地震反应具有显著影响,桥墩的地震反应在冬夏两季具有显著区别。     

基于微分求积原理的地震反应谱计算方法

将结构地震反应微分求积分析方法用于地震反应谱的计算,发展了一种具有较高精度和计算效率的计算地震反应谱的新方法。通过对3条不同卓越周期和频谱结构的地震地面加速度时程的反应谱的计算,阐释了该方法的可靠性和高效率,并分析了时步长度和节点数量等微分求积分析重要参数对计算结果的影响。研究表明,本文建立的基于状态分析的单自由度体系地震反应微分求积分析方法用于地震反应谱计算是可行的、合理的,对不同频谱结构的地震波都可以适用,且具有计算精度好、计算效率高、使用简便的特点,不失为一种计算地震反应谱的高效实用方法。     

场地指数与地震动参数的关系

利用现场实测资料，对河北省玉田、宁河两县烈度异常区内外的５１个场地（村庄）进行了模拟唐山地震的地震反应计算；研究了地震动参数（地面加速度和反应谱特征周期）与场地指数的关系，验证了场地指数反映场地地运效应的有效性。     

新型框架结构弹塑性地震反应的等效线性化方法研究

等效线性化方法是计算结构弹塑性地震反应的实用方法.通过对几种等效线性化方法的比较分析,提出了基于FEMA440 （2005）计算等效刚度和等效阻尼比的等效线性化方法;分别采用静力弹塑性分析方法和等效线性化方法,分析了局部使用高性能纤维增强混凝土新型框架结构的弹塑性地震反应.结果表明,两种方法所得结构的地震反应均比较接近.因此,本文建议的等效线性化方法能够较好地预测新型框架结构的弹塑性地震反应.     

高层建筑弹塑性地震反应分析的状态递归法

本文将状态递归法与Ｎｅｗｍａｒｋ－β法和Ｗｉｌｓｏｎ－θ法结合用于高层建筑非线性地震反应分析，给出了时程分析的状态递归方程及求解方法。算例表明本文方法具有节省计算机内存、计算效率高、计算结果可靠等优点，是一种便于使用微型计算机解算高层建筑非线性地震反应分析的方法。     

高层建筑的P-Δ效应和变形计算方法

本文研究了两个问题。第一个是P-Δ效应对高层建筑地震反应的影响,根据对一座15层建筑和一座30层建筑的分析,P-Δ效应对地震反应无明显影响;第二是高层建筑在地震作用下的变形性质及计算方法,文中给出了高层建筑弹性及弹塑性变形计算方法。     

Parallel computation of seismic analysis of high arch dam

Parallel computation programs are developed for three-dimensional meso-mechanics analysis of fully-graded dam concrete and seismic response analysis of high arch dams （ADs）, based on the Parallel Finite Element Program Generator （PFEPG）. The computational algorithms of the numerical simulation of the meso-structure of concrete specimens were studied. Taking into account damage evolution, static preload, strain rate effect, and the heterogeneity of the meso-structure of dam concrete, the fracture processes of damage evolution and configuration of the cracks can be directly simulated. In the seismic response analysis of ADs, all the following factors are involved, such as the nonlinear contact due to the opening and slipping of the contraction joints, energy dispersion of the far-field foundation, dynamic interactions of the dam-foundation- reservoir system, and the combining effects of seismic action with all static loads. The correctness, reliability and efficiency of the two parallel computational programs are verified with practical illustrations.     

基于动力子结构方法的场地地震反应分析方法

本文验证了将约束子结构法引入到复杂场地地震反应分析的可行性,并在此基础上提出了两种进一步提高计算效率的简化措施。结合土层有限元模型的自身特点,提出了标准子结构的概念,通过设置标准子结构,可减少相同子结构的重复计算。基于约束子结构本身的性质,假定土层计算区域为局部非线性,可简化等效线性化分析过程,通过数值试验给出了局部非线性区域的取值范围。算例表明,上述简化措施在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面具有显著的优势。     

A new spatial coherence model and analytical coefficients for multi-support response spectrum combination

In this paper, a new spatial coherence model of seismic ground motions is proposed by a fi tting procedure. The analytical expressions of modal combination (correlation) coeffi cients of structural response are developed for multi-support seismic excitations. The coeffi cients from both the numerical integration and analytical solutions are compared to verify the accuracy of the solutions. It is shown that the analytical expressions of numerical modal combination coeffi cients are of high accuracy. The results of random responses of an example bridge show that the analytical modal combination coeff icients developed in this paper are accurate enough to meet the requirements needed in practice. In addition, the computational effi ciency of the analytical solutions of the modal combination coeff icients is demonstrated by the response computation of the example bridge. It is found that the time required for the structural response analysis by using the analytical modal combination coeffi cients is less than 1/20 of that using numerical integral methods.     

关于土层地震反应分析中阻尼矩阵建模方式的讨论

阻尼矩阵的选择对土层时域内地震反应计算的准确性有重要意义。本文构造了质量比例阻尼、刚度比例阻尼、Rayleigh阻尼、Caughey阻尼和Clough阻尼矩阵,研究各阻尼对土层地震反应分析精度的影响。以苏通大桥5号桥塔基础处的工程场地为例,分别以人工合成基岩波,Northridge波、Parkfield波和汶川波为输入,得到不同阻尼模型下土层的地震反应,结果表明Clough阻尼在计算精度和误差稳定性上要优于其他阻尼模型,针对Clough阻尼的不足之处提出了改进方法,算例表明改进后的Clough阻尼能在保证计算精度的前提下减少计算机的存储量和计算量。     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析 II:可靠度指标及其灵敏度

将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明:尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算"小震"作用下结构的承载能力可靠度和"大震"作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在"中震"和"大震"作用下结构的极限承载能力可靠度。     

面向设计应用的地震动空间相干函数模型

本文对现有的常用地震动空间相干模型进行了总结,提出了一个新的面向工程抗震设计应用的形式统一的地震动空间相干函数模型,在此基础上推导出了多点地震反应谱和功率谱计算所需要的振型组合系数的解析表达式,避免了耗费时间的数值积分运算。本文模型与计算方法使多点地震激励下结构响应的计算时间减低至积分方法的1/20以下,使多点地震反应谱方法和多点地震功率谱方法在计算时间方面实用化。     

高层框-剪结构空间协同弹塑性地震反应分析

框架－剪力墙结构是一种较好的抗震结构体系。为验算这类结构在强烈地震作用下的塑性菜性能,需开发简便实用的分析方法和软件。本文用框架门型单元和墙四弹簧单元结合进行高层框－剪结构空间协同／平面弹塑性地震反应分析。这两种单元结合,可较好地反映框－剪结构在地震作用下的性能,且模型相对简单,计算时间少,具有较高的的实用性。     

Seismic response analysis of reinforced concrete frames using inelasticity‐separated fiber beam‐column model

Evaluating the inelastic seismic response of structures accurately is of great importance in earthquake engineering and generally requires refined simulation, which is a time‐consuming process. Because the material nonlinearity generally occurs in a small part of the whole structure, many researches focus on taking advantage of this characteristic to improve the computational efficiency and the inelasticity‐separated finite element method (IS‐FEM) proposed recently provide a generic finite element formulation for solving this kind of problems efficiently. Although the fiber beam‐column element is widely used for the simulation of reinforced concrete (RC) framed structures, the inelastic deformation is often detected in a large part of the numerical model under earthquake excitation so that it is hard to achieve high efficient computation when applying the IS‐FEM to the inelastic response analysis of RC fiber models directly. In this paper, a new numerical scheme for seismic response analysis of RC framed structures model by fiber beam‐column element is proposed based on the IS‐FEM. To implement the RC fiber model for use in IS‐FEM and improve the computational performance of proposed scheme, a method of identifying the local domains with severe section inelasticity level is proposed and a modified Kent‐Park concrete material model is developed. Because the Woodbury formula is adopted as the solver, the global stiffness matrix can keep unchanged throughout the analysis and the main computational effort is only invested on a small matrix representing local inelastic behavior. The numerical examples demonstrate the validity and efficiency of the proposed scheme.     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析Ⅱ:可靠度指标及其灵敏度

将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明：尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算“小震”作用下结构的承载能力可靠度和“大震”作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在“中震”和“大震”作用下结构的极限承载能力可靠度。     

多点激励下结构随机地震反应分析的反应谱方法

基于随机振动理论,提出了多点激励作用下线性系统随机地震反应分析的均值反应谱方法,给出了结构峰值反应的均值、标准差以及反应平均频率的反应谱组合公式。这可以将反应谱方法推广应用到多点激励结构的抗震可靠度分析中。鉴于组合公式中谱参数和相关系数需要由烦琐的数值积分得到,本文进一步针对它们给出合理的简化计算式,从而使得建议的反应谱方法的计算效率大大增加。最后,以一个双塔斜拉桥为例,对本文方法进行了验证。基于建议方法的计算结果与Monte Carlo模拟结果吻合较好。与经典的多点激励反应谱方法(MSRS法)比较,本文方法具有其无法比拟的计算效率。