地震动特性对隔震结构弹塑性位移反应谱的影响研究

根据特定震源机制、震级、断层距和场地条件选取69条地震动记录并进行分组,利用Nspectra软件计算隔震结构的弹塑性位移反应谱,分析断层距、场地条件、震级、阻尼比对弹塑性位移谱的影响,探讨隔震层的力学参数对地震能量耗散的影响。研究结果表明:相较于远场,处于近场的隔震结构最为不利,隔震层位移谱值受场地条件、地震加速度和速度大小影响较大;随着断层距的增大,位移谱值衰减较快,且在软土场地中隔震层的位移谱值衰减幅度大于硬土场地;地震震级大小对位移谱形状的影响不明显,但能够使隔震层的位移谱值产生整体缩放效应;阻尼比在小于0.4的范围内,隔震层在不同地震动特性作用下位移谱值差别较大,但在大于0.4以后,位移谱值及谱形基本趋于一致;屈服力较小(恢复力/重力小于等于1)的隔震层随自振周期增大其耗能性能更加突出。     

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     

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。     

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．     

坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响分析

为分析坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响规律,采用有限元数值分析方法,对黏弹性岩质坡地在白噪声输入下的响应进行计算。分析了坡地地形对场地竖向反应谱及谱比的影响,研究了随着坡高及坡角的增加,坡地斜坡段及平台段竖向反应谱及谱比的变化规律,给出了坡地斜坡段及平台段设计竖向地震动放大系数,有关的研究结论可为坡地上工程结构的抗震设计提供参考。     

竖向地震动加速度反应谱特性

以33次地震中的地表地震动记录为数据基础,考虑场地条件、震级和距离的影响,分别对竖向地震动的加速度规准化反应谱和双规准化反应谱进行了研究。结果表明,规准反应谱明显受到场地条件、震级和震中距的影响,不同场地、距离和震级的平均规准反应谱之间差别显著;相比较而言,不依赖于场地、距离和震级的平均双规准反应谱之间却表现出良好的规律性和一致性。双规准反应谱的统一特性可以为竖向地震动设计谱的预测提供参考依据。     

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。     

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。     

基于目标反应谱和包线的地震动合成

本文给出了以目标反应谱和目标包线函数为双目标函数的人工地震动合成方法,不仅使人工地震动符合目标反应谱,还在迭代过程中对地震动波形进行调整,使之基本符合目标包线函数,并消除了加速度时程的基线偏移,使速度时程和位移时程更为合理。本文认为当研究非线性结构体系的动力反应规律时,有必要对输入的人工地震动时程的反应谱和包线均进行比较准确的控制,使人工地震动时程符合多个统计特征。     

不同地震水准反应谱之间的关系和罕遇地震作用设计反应谱的确定

不同地震作用水准的设计反应谱长期以来一直采用各水准谱形完全一致的假定。这与地震危险性分析的一般结论不符。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对此作出了修订。本文基于设计反应谱的三参数标定模型推导了罕遇和多遇地震作用设计反应谱的关系，指出两者谱值之比在高频、中频和低频段分别对应于峰值加速度、速度和位移之比。引入地震动衰减规律进行了罕遇和多遇地震作用设计谱关系的近似估计，提出了基于多遇地震作用设计谱确定罕遇地震作用设计谱的调整方案，验证了现行规范将反应谱特征周期适当延长以得到罕遇地震作用设计谱的做法的合理性。     

复阻尼地震反应谱的计算方法及其它

本文阐述了为什么要研究复阻尼地震反应谱问题,并给出了复阻尼地震反应谱计算的精确方法．实例计算结果表明,复阻尼反应港与常用的粘性阻尼反应谱之间存在着相当大的差异．文中还简述了复阻尼系统运动方程的建立方法。     

A critical examination of seismic response uncertainty analysis in earthquake engineering

The last decade of performance‐based earthquake engineering (PBEE) research has seen a rapidly increasing emphasis placed on the explicit quantification of uncertainties. This paper examines uncertainty consideration in input ground‐motion and numerical seismic response analyses as part of PBEE, with particular attention given to the physical consistency and completeness of uncertainty consideration. It is argued that the use of the commonly adopted incremental dynamic analysis leads to a biased representation of the seismic intensity and that when considering the number of ground motions to be used in seismic response analyses, attention should be given to both reducing parameter estimation uncertainty and also limiting ground‐motion selection bias. Research into uncertainties in system‐specific numerical seismic response analysis models to date has been largely restricted to the consideration of ‘low‐level’ constitutive model parameter uncertainties. However, ‘high‐level’ constitutive model and model methodology uncertainties are likely significant and therefore represent a key research area in the coming years. It is also argued that the common omission of high‐level seismic response analysis modelling uncertainties leads to a fallacy that ground‐motion uncertainty is more significant than numerical modelling uncertainty. The author's opinion of the role of uncertainty analysis in PBEE is also presented. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Study on inelastic displacement ratio spectra for near-fault pulse-type ground motions

In displacement-based seismic design, inelastic displacement ratio spectra (IDRS) are particularly useful for estimating the maximum lateral inelastic displacement demand of a nonlinear SDOF system from the maximum elastic displacement demand of its counterpart linear elastic SDOF system. In this study, the characteristics of IDRS for near-fault pulse-type ground motions are investigated based on a great number of earthquake ground motions. The in? uence of site conditions, ratio of peak ground velocity (PGV) to peak ground acceleration (PGA), the PGV, and the maximum incremental velocity (MIV) on IDRS are also evaluated. The results indicate that the effect of near-fault ground motions on IDRS are signifi cant only at periods between 0.2 s - 1.5 s, where the amplifi cation can approach 20%. The PGV/PGA ratio has the most signifi cant in? uence on IDRS among the parameters considered. It is also found that site conditions only slightly affect the IDRS.     

Peak earthquake response of structures under multi-component excitations

Accurate estimation of the peak seismic responses of structures is important in earthquake resistant design. The internal force distributions and the seismic responses of structures are quite complex, since ground motions are multi- directional. One key issue is the uncertainty of the incident angle between the directions of ground motion and the reference axes of the structure. Different assumed seismic incidences can result in different peak values within the scope of design spectrum analysis for a given structure and earthquake ground motion record combination. Using time history analysis to determine the maximum structural responses excited by a given earthquake record requires repetitive calculations to determine the critical incident angle. This paper presents a transformation approach for relatively accurate and rapid determination of the maximum peak responses of a linear structure subjected to three-dimensional excitations within all possible seismic incident angles. The responses can be deformations, internal forces, strains and so on. An irregular building structure model is established using SAP2000 program. Several typical earthquake records and an artifi cial white noise are applied to the structure model to illustrate the variation of the maximum structural responses for different incident angles. Numerical results show that for many structural parameters, the variation can be greater than 100%. This method can be directly applied to time history analysis of structures using existing computer software to determine the peak responses without carrying out the analyses for all possible incident angles. It can also be used to verify and/or modify aseismic designs by using response spectrum analysis.     

地震动双规准速度反应谱研究

本文在统计了大量强震记录的基础上,分别研究了双规准加速度反应谱和双规准速度反应谱的特性,进行了对比分析,并分别得出了定量分析的结果。研究结果表明,双规准加速度反应谱在短周期段有很好的统一性,而双规准速度反应谱在长周期段的统一性较好,这种规律性对于认识地震动的特性、改进抗震设计反应谱具有重要的意义。     

双规准化地震动加速度反应谱研究

本文提出了双规准反应谱的概念。在统计了美国西部大量强震记录的基础上,分别研究了规准反应谱和双规准反应谱的特性,并进行了详细的对比分析。研究结果表明,双规准反应谱比通常的规准反应谱有更好的规律性,这不仅有利于认识地震动的特性,还可使基于场地的抗震设计反应谱大大简化,更便于广大工程设计人员应用。