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。     

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。     

新抗震规范地震动功率谱模型参数的研究

根据我国抗震规范,建筑抗震设计规范,(GBJ11-89)将建筑场地分为4类的事实,确定了对应4类建筑场地的过滤Gauss白噪声过程功率谱密度函数(Kanai-Tajimi谱)的参数值,并导出了Kanai-Tajimi谱的谱强度与最大地面运动加速度均值,地震烈度及地震影响系数最大值的关系,这与我国新抗震规范建筑场地类别的划分相协调,便于实际应用.     

以反应谱和功率谱密度函数表征的强震运动的统计特性

文中利用我国海城和唐山地震１９０条强震记录和美国西部１３８条强震记录研究了以反应谱和功率谱密度函数表征的强震运动的统计特性。反应谱用最大地面加速度归一化，即表为谱放大系数，功率谱密度函数用金井清谱描述。文中研究了参数的统计值和依赖性，以及谱放大系数和金井清谱参数与场地条件、震源和震中距等之间的相关性，分析比较了中美两国强震运动谱的统计特性，并对我国地震工程应用的强震运动谱的统计参数值的选取提出了建议。     

平稳地震动过程功率谱拟合及收敛性分析

研究了平稳随机地震动过程的功率谱拟合问题，分析比较了4类常用拟事模型，发现其中3类模型存在谱收敛性方面的问题，对此进行了全面的阐述，并提出了一类新的满足谱收敛性的拟合三角角数模型，该模型利用分段功率谱密度函数生成各频段的随机频率，反映了功率谱对不同频段内频率随机性的影响，并且便于控制拟合三角级数中的频率成份。由于人造地震动在工程抗震研究上的重要性，本文研究成果对于正确生成地震加速度时程具有实际意义。     

新抗震规范地震动力功率谱模型参数的研究

根据我国抗震规范《建筑抗震设计规范》（ＧＢＪ１１－８９）将建筑场地分为４类的事实,确定了对应４类建筑场地的过滤Ｇａｕｓｓ白噪声过程功率谱密度函数（Ｋａｎａｉ－Ｔａｊｉｍｉ谱）的参数值,并导出了Ｋａｎａｉ－Ｔａｊｉｍｉ谱的谱强度与最大地面运动加速度均值,地震烈度及地震影响系数最大值的关系。这与我国新抗震规范建设场地类别的划分相协调,便于实际应用。     

地震动反应谱拟合过程中小波基函数的选取

基于目标功率谱, 本文从定量角度提出一种地震动反应谱拟合过程中小波基函数的选取方法． 首先通过修正不同小波基函数所对应的小波系数来拟合地震动反应谱; 然后设定总体误差绝对值和误差均方差这两个定量指标来描述各拟合波功率谱与目标功率谱的差异, 借助数理统计的独立权数原理, 求得不同小波基函数所对应的定量指标的综合评价值; 最后对比综合评价值, 得到拟合精度最高、 误差离散最小的最优小波基． 应用该方法, 选取8种常见的小波基函数进行实例分析． 结果表明, 该方法得到的最优拟合波与原信号差异不大, 拟合波反应谱、 功率谱与目标反应谱、 功率谱均吻合得较好, 从而验证了该方法的正确性．      

基于能量的相干函数有效频段范围的选取

目前的地震动空间相干函数模型中频率的适用范围存在很大差别。本文利用地震动功率谱所表征的地震动能量在各频段内分布的相对关系,从功率谱-能量的角度,引入能量比的概念,即某一频段范围的功率谱与总功率谱的比值,提出了确定一种相干函数模型有效频段范围的方法。选取了SMART-1台阵第5、33、40和45号地震的水平分量加速度记录进行了对比分析,发现:当频率范围为0～5 Hz时,能量比达到95%以上;当频率范围为0～8 Hz时,频段内的能量已达到总能量的99%左右。因此,建议在进行相干函数模型中参数拟合时,可采用能量比达到95%～99%时对应的频率作为最大频率,从而减少高频成分对拟合结果的影响。     

对应地震反应谱的当量功率谱密度函数的数值算法

提出根据地震反应谱曲线求解当量功率谱密度函数曲线的一种数值算法,为结构随机地震反应分析中确定和计算地面运动功率谱密度提供依据。在相对位移谱与结构相对位移响应峰值的均值之间建立联系;在现有迭代方法的基础上,对算法公式作进一步的推导和整理,将迭代计算转变为线性方程组的求解计算,进而避免迭代方法的不收敛。通过对数值计算结果的分析发现,由于规范反应谱曲线存在斜率突变,采用本文算法计算出的功率谱密度曲线在规范反应谱曲线的两端和分段转折点处会出现倍周期分岔甚至混沌现象。为此建议适当增加低频范围内离散频率点的数目,且采取整体光滑的反应谱曲线,从而提高计算结果的稳定性。     

时变功率谱模型参数衰减规律研究

基于美国西部基岩强震加速度记录资料,采用多重滤波技术计算水平向和竖向地震加速度记录时程的时变功率谱值,并利用非线性最小二乘法拟合了对应于各条加速度记录时程的时变功率谱模型参数值.采用经验统计方法,分析了水平向和竖向加速度时变功率谱模型参数随震级、震中距及频率的变化规律,建立其衰减模型,并由多随机变量一致加权最小二乘法拟合得到了各衰减模型的系数值.通过与现有时变功率谱衰减规律的对比分析,证明了本文提出的衰减模型的合理性.     

不规则公路桥梁地震动参数快速评估技术研究

快速评估不规则公路桥梁的地震动参数为桥梁地震响应分析、桥梁安全性设计提供科学依据。研究一种快速、有效的不规则公路桥梁地震动参数评估技术,以C形不规则公路桥梁为原型设计振动台与公路桥梁模型,选取Imperial Valley波作为地震动输入,采用加速度传感器、位移传感器采集桥梁加速度与位移数据;结合已知地震动数据计算地震动持续时长参数,优化衰减模型获取精确的地表峰值加速度参数。分析地表峰值加速度与其他地震动参数关系可知,地表峰值加速度与损坏概率成正比,桥梁结构发生损坏的概率在50%以下;震级越大、震中距越小、地表峰值加速度越大。     

An alternative construction of normalized seismic design spectra for near-fault regions

This paper presents a methodology for constructing seismic design spectra in near-fault regions.By analyzing the characteristics of near-fault pulse-type ground motions,an equivalent pulse model is proposed,which can well represent the characteristics of the near-fault forward-directivity and fling-step pulse-type ground motions.The normalized horizontal seismic design spectra for near-fault regions are presented using recorded near-fault pulse-type ground motions and equivalent pulse-type ground motions,which are derived based on the equivalent pulse model coupled with ground motion parameter attenuation relations.The normalized vertical seismic design spectra for near-fault regions are obtained by scaling the corresponding horizontal spectra with the vertical-to-horizontal acceleration spectral ratios of near-fault pulse-type ground motions.The proposed seismic design spectra appear to have relatively small dispersion in a statistical sense.The seismic design spectra for both horizontal and vertical directions can provide alternative spectral shapes for seismic design codes.     

场地条件对地表地震动特征的影响

以安徽省滁州市地震小区划场地为研究对象,基于ABAQUS显式有限元并行计算平台,采用大尺度二维精细化有限元非线性分析方法,研究了局部地质条件差异对场地地震效应的影响。结果表明：该场地地震动放大效应明显,河漫滩地表PGA放大效应尤为显著;相比一级阶地,河漫滩地表加速度反应谱谱形加宽,谱峰向长周期方向移动,移动幅度约为0．05～0．25S,相应的特征周期增大。地表加速度反应谱呈双峰甚至多峰特征,大尺度场地非线性有限元分析能定性反映出局部地质条件对场地地震效应特性的影响,可为城市地震小区划提供更为合理的科学依据。     

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.     

Disaggregation-based response weighting scheme for seismic risk assessment of structures

The results of seismic hazard disaggregation can be used to assign relative weights to a given ground motion record based on its corresponding magnitude, distance and deviation from the ground motion prediction model (epsilon) in order to make probability-based seismic assessments using non-linear dynamic analysis. In this paper, the implications of using the weighted ground motion records are investigated in terms of the mean annual frequency of exceedance of the critical component-based demand to capacity ratio in an existing reinforced concrete structure using both the peak ground acceleration and the first-mode spectral acceleration as intensity measures. It is demonstrated how site-specific seismic hazard disaggregation can be used in order to obtain the conditional probability distribution for a relevant ground motion characteristic given the chosen intensity measure. Distinguished by the amount of structural analysis required, two alternative non-linear dynamic analysis procedures, namely the cloud and the stripes method are implemented. The weighted cloud and the weighted stripes methods are then introduced as analysis procedures which modify the structural response to the selected ground motion records by employing the information provided from the seismic hazard analysis. It is demonstrated that the resulting annual frequencies based on weighted records are comparable to those obtained by using vector-valued intensity measures, while requiring less computational effort.     

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。     

抗震设计中多遇地震的问题和讨论

指出作为截面抗震验算标准的“小震”混淆了两种明显不同的概念:其一是对应于50年超越概率63％的地震动参数(以下简称“多遇小震”);其二是50年超越概率10％的地震动参数经过折算得到的参数(以下简称“折算小震”).上述混淆导致抗震设计中实际上执行着不同的标准.文中讨论了中、小地震动参数之间关系的复杂性,包括从地震危险性分...     

不同设防标准RC框架结构基于易损性分析的抗震性能评估

借助非线性动力时程分析,对严格按照规范Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度设计的5个三跨6层钢筋混凝土框架结构开展易损性分析,建立了基于峰值加速度的易损性曲线。从易损性的角度对不同设防标准RC框架结构的抗震性能做了定量评价,并探讨了设防标准对RC框架结构易损性的影响。分析表明,对应于设防小震、中震及大震水平的峰值加速度,结构“小震不坏”、“中震可修”和“大震不倒”的失效概率均在18%以内,可认为结构满足三水准的性态控制目标。随着结构设防标准的提高,其易损性随之降低,相同峰值加速度对应的各个破坏状态的超越概率均有所降低。此外,将框架结构的设防烈度提高1度,其“大震不倒”的失效概率会明显减小。而将框架结构的设防烈度降低1度,其“大震不倒”的失效概率会显著增加,最高可达4倍。