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.     

基于规范谱的隔震结构非弹性位移设计谱研究

随着基于性能抗震设计理论研究的兴起,位移反应谱的研究逐渐受到重视。对于具有长周期特性的隔震结构,其位移响应相对于加速度响应更加显著,有必要对隔震结构的位移响应进行研究。选取特定震源机制、场地条件、震中距和震级的60条地震记录作为外部激励,利用MATLAB编程并计算得到隔震结构的位移反应谱,通过与规范反应谱进行对比分析,探讨利用现行规范谱来预测隔震结构位移需求时存在的一些问题。考虑隔震支座力学参数、地震动特性等因素对位移反应谱的影响,采用标准化和平均化的方式研究位移反应谱的特征,以Eurocode8规范给出的弹性位移反应谱为基础,通过数值拟合方法建立隔震结构非弹性位移设计谱,用于预测隔震层的最大位移需求,快速确定支座类型,极大简化隔震结构设计流程。     

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.     

与建筑抗震设计规范相对应的地面地震动随机模型参数研究

根据《建筑抗震设计规范(GB50011—2001)》的反应谱曲线,确定了基于Clough-Penzien修正过滤白噪声模型的参数取值。采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,根据加速度峰值等效原则迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线,然后通过曲线拟合得到与规范各种地震烈度、场地类别和设计地震分组相对应的谱参数。计算结果表明,与规范相对应的加速度功率谱密度曲线呈双峰型,Clough-Penzien谱能较好地拟合其曲线形状。最后给出了规范各种工况下的地面加速度功率谱参数值,为随机抗震计算分析提供了依据。     

基于现行抗震规范的胡聿贤模型参数研究

回顾了地震地面加速度随机过程模型,根据随机振动理论采用迭代方法求解出与我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)设计反应谱相对应的功率谱密度函数,选用胡聿贤功率谱密度函数拟合上述功率谱密度函数,运用非线性拟合技术给出了与规范对应的胡聿贤功率谱参数,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

北京市防震减灾中心结构地震反应观测及振动特性识别

以北京市防震减灾中心结构为例,进行了结构的地震反应观测及振动特性识别研究。基于半功率带宽法对结构脉动测试数据进行了分析,计算出了结构自振周期和振型以及相应的阻尼比。各振型都具有较大幅值的楼层分别位于3、6和8层,据此设计并建成了结构地震反应观测台阵。分析台阵地震记录识别出了结构的自振特性,同时功率谱曲线显示,井下数据存在高频特性,初步判定其来自钢套管振动。开展结构的数值模拟分析,利用观测楼层上地震记录的卓越频率不断修正结构数值模型,直至结构反应与地震记录的频率值相符,且与脉动测试数据基本一致,相对位移对比分析发现,在该模型基础上相对位移反应与相对位移记录基本吻合。结构地震反应观测和数值模拟分析较好地实现了结构地震反应观测台阵的观测目的。     

地震反应谱数值计算方法的研究

本文把具有解析递推格式的地震反应谱数值计算方法归结为单步法和两步法,并且给出了说明这两种方法传递算子具有不变特性的两个定理。利用这两个定理,本文较为简便和完善地推导了新的地震反应谱数值计算递推公式。文末通过计算对比研究,给出了同时计算绝对加速度、相对速度和相对位移反应谱的快速方法及相应的计算程序。     

以地震动衰减关系为基础的设计谱研究

近十年来抗震设计主要研究的问题之一是从强调“强度”变为“表现”.人们已经注意到 ,用结构在地震作用下的变形 (位移 )来描述结构的破坏比用强度 (力 )更合适、更直接 .基于此 ,研究者们提出了以位移为基础的抗震设计方法 .这需要在较宽的周期和阻尼范围内建立位移设计谱 ,进行以位移为基础的抗震设计 .1　加速度设计谱典型设计谱曲线的影响因素主要有结构的周期和阻尼、场地的类型、设计地震的震级及震中距等 ,决定设计谱曲线形状的主要参数为谱曲线的幅值、控制周期以及衰减指数等 .1 .1　设计谱曲线的幅值讨论我国的抗震设计规范中用动…     

基于目标功率谱和包线的地震动合成

本文给出了以目标功率谱和目标包线函数为双目标函数的人工地震动合成方法,使人工地震动不仅符合目标功率谱,还基本符合目标包线函数,并对加速度基线进行了调整,使速度时程和位移时程更为合理。作者认为如果用反应谱作为目标谱,生成的人工地震动时程可能会弱化地震动的随机特性,用这样的人工地震动时程作为输入来分析建筑结构的非线性动力反应,不是理想的选择。对建筑结构进行非线性时程分析时,用基于功率谱的人工地震动作为输入,应当是一种更为合理的方法。作者认为平方和具有明确的物理意义,是随机信号的总能量参数,并通过理论分析和数值计算,对于一定持时的随机平稳信号样本,平方和(持时×平方平均值)对振幅起重要控制作用。平方和、归一化功率谱、时域包线函数是基于功率谱模型的地震动三要素。     

弹性能量半径演化谱及其在多自由度体系地震反应计算中的应用

目前用于结构抗震设计的反应谱仅能反映峰值反应,无法体现反应值随时间的变化。文中提出一种弹性能量半径演化谱,可反映线性单自由度体系弹性能量(即动能与弹性势能之和)随地震持时的变化,且其峰值近似等于结构峰值位移。文中给出了利用地震动演化功率谱得到该演化谱的方法并进一步发展了一种计算线性多自由度体系地震位移反应的新方法。通过两座框架结构的地震反应计算,将新方法与传统振型组合法及时程分析法的计算结果进行对比,发现对于振型稀疏结构,新方法计算结果与SRSS法接近;而对于振型密集结构,新方法计算结果较CQC法更精确,且避免了CQC法相关系数的复杂计算。     

Statistical Characteristics of Strong Ground Motion Specified by Response Spectrum and Power Spectral Density Function

The statistical characteristics of strong ground motion specified by response spectrum and power spectral density function are studied using 190 strong-motion records of the Haicheng and Tangshan earthquakes in China and 138 earthquakes in the western United States.The response spectrum is normalized by the peak ground acceleration(i.e.,represented as spectral magnification factor),and the power spectral density function is described by the Kanai-Tajimi spectrum.The statistics and dependence of parameters are evaluated,and correlations between the spectral magnification factor or Kanai-Tajimi spectral parameters and the site condition,epicentral distance,or local magnitude are investigated.The statistical characteristics of spectra China and the U.S.A.are compared.Based on the results obtained the values of the statistics on spectral parameters for earthquake engineering applications in China are suggested.     

基于新《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

根据新《电力设施抗震设计规范》(GB50260-2013)对随机地震动功率谱参数的取值进行分析。介绍新《电力设施抗震设计规范》中设计反应谱,推导设计谱到功率谱的转换过程。选取常用的Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过功率谱参数拟合,得到不同场地类别、不同抗震设防烈度下的地震动模型参数。该研究成果可为电力工程抗震设计分析提供参考。     

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。     

随机振动下建筑工程抗震参数的测试与实验分析

随机振动对建筑工程的破坏严重,随机性振动的破坏程度很难量化,抗震参数测试较为困难,给相关建筑工程的稳定性带来极大威胁。研究随机振动下建筑工程抗震测试方法。结合随机振动理论,获取随机振动下建筑工程功率谱密度函数,分析建筑随机振动下响应功率;依照响应功率谱密度,分析随机振动下建筑工程各阶谱矩、均方差值等抗震性能概率特征,检测建筑工程在随机地震振动下的抗震性。以我国某省建筑工程为实验对象,验证测试方法的抗震参数检测性能,结果表明:提出的方法在随机振动作用下,能有效获取建筑工程的功率谱密度,和振动波动情况,且检测失效概率与可靠度与实际情况更为相近。     

CHARACTERISTICS OF TORSIONAL GROUND MOTIONS

Due to the inherent difficulty in directly recording the rotational ground motions, torsional ground motions have to be estimated from the recorded spatially varying translational motions. In this paper, an empirical coherency function, which is based on the recorded motions at the SMART-1 array, is suggested to model the spatial variation of translational motions. Then, the torsional ground motion power spectral density function is derived. It depends on the translational motion power spectral density function and the coherency function. Both the empirical coherency function and the torsional motion power spectral density function are verified by the recorded motions at the SMART-1 array. The response spectra of the torsional motions are also estimated. Discussion on the relations between the torsional motion response spectrum and the corresponding translational motion response spectrum is made. Numerical results presented can be used to estimate the torsional ground motion power spectral density function and response spectrum.     

Wavelet-based response spectrum compatible synthesis of accelerograms—Eurocode application (EC8)

An integrated approach for addressing the problem of synthesizing artificial seismic accelerograms compatible with a given displacement design/target spectrum is presented in conjunction with aseismic design applications. Initially, a stochastic dynamics solution is used to obtain a family of simulated non-stationary earthquake records whose response spectrum is on the average in good agreement with the target spectrum. The degree of the agreement depends significantly on the adoption of an appropriate parametric evolutionary power spectral form, which is related to the target spectrum in an approximate manner. The performance of two commonly used spectral forms along with a newly proposed one is assessed with respect to the elastic displacement design spectrum defined by the European code regulations (EC8). Subsequently, the computational versatility of the family of harmonic wavelets is employed to modify iteratively the simulated records to satisfy the compatibility criteria for artificial accelerograms prescribed by EC8. In the process, baseline correction steps, ordinarily taken to ensure that the obtained accelerograms are characterized by physically meaningful velocity and displacement traces, are elucidated. Obviously, the presented approach can be used not only in the case of the EC8, for which extensive numerical results/examples are included, but also for any code provisions mandated by regulatory agencies. In any case, the presented numerical results can be quite useful in any aseismic design process dominated by the EC8 specifications.     

基于《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

依据《电力设施抗震设计规范》（GB50260-96）中的设计反应谱,对随机地震动功率谱参数的取值进行了具体研究。首先,采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,给出了地震动持时的取值;然后,根据加速度峰值等效原则,迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线;最后,选定Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过非线性拟合技术拟合了与《规范》中的地震烈度、场地类别相对应的谱参数。研究结果表明,Clough-Penzien修正过滤白噪声模型能较好地拟合其曲线形状。本文给出了相对于规范中的地面加速度功率谱参数值,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

Artificial ground motion compatible with specified ground shaking peaks and target response spectrum

1 Introduction Time history analysis is usually needed not only for the seismic design of important structures, such as nuclear plants, large concrete dams and super high-rise buildings, but also for seismic performance based design. Performance-based design requires tha knowledge of the entire process of nonlinear seismic responses of structures be obtained, which depends on the ground motion time history as input for this analysis. However, because the observed strong-motion recordings are l…