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。     

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．     

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。     

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     

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．      

拟合峰值速度与目标反应谱的人造地震动

提出一种以绝对加速度反应谱和峰值速度为目标的合成人造地震动时程的方法.该方法首先利用传统的在频域内调整傅里叶幅值谱的方法,生成以给定峰值加速度、反应谱和强度包线为目标的初始加速度时程a(0)g(t);然后利用在时域内叠加窄带时程的方法来进一步调整a(0)g(t),以使其峰值速度逼近目标峰值速度,并且提高对目标反应谱的拟合精度.算例分析结果表明,该算法所得结果具有很高的拟合精度.     

基于小波变换的拟合规范反应谱多维地震动模拟

本文提出一种基于小波变换的拟合规范反应谱的多维地震动模拟算法。首先将规范反应谱推广到三维相关设计反应谱,然后将已有的三维地震动加速度时间历程曲线分解为一系列不同频段上的地震动分量,调整每一个地震动分量的幅值使其在相应的频率范围内拟合设计反应谱,最后经过调整后的地震动分量进行重构得到更新的地震动时间历程曲线。将该时间历程曲线的反应谱与目标反应谱进行比较,重复该过程直到误差位于特定的范围内。该方法可以保留原始地震动的局部时-频特性,为多维地震动的模拟提供了一种新的方法。     

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…     

Artificial ground motion compatible with specified peak velocity and target spectrum

In this paper, a method, which synthesizes the artificial ground motion compatible with the specified peak velocity as well as the target acceleration response spectrum, was proposed. In this method, firstly, an initial acceleration time history α8^（0） （t）, which satisfies the prescribed peak ground acceleration, the target spectral acceleration ST（ω, ζ）,and the specified intensity envelope, is generated by the traditional method that generates the requency domain; secondly,α8^（0） （t）is further modulated by superimposing narrow-band time histories upon it in the time domain to make its peak velocity, approach the target peak ground velocity, and at the same time to improve its fitting precision to the target spectrum. Numerical examples show that this algorithm boasts high calculation precisions.     

基于相位余弦分区的人造地震动反应谱拟合

为解决人造地震动拟合时出现的经幅值调整仍未收敛的问题,分析了造成相位调整效果不稳定的原因并给出有关参数的补充公式,提出由地震动各分量反应对应的相位余弦符号来实现相位分区并给出各分区的相位调整方法.针对经相位调整仍无法收敛情况,在相位调整完成后继续使用幅值调整来改善拟合效果.算例表明本方法可有效实现迭代收敛并生成较好拟合...     

非平稳人造地震动反应谱拟合的震记录应用研究

利用天然地震记录数据提取其非平稳相位数据的方法、论证人造地震动方法的可行性和合理性,并以呼和浩特市基岩场地非平稳人造地震动预测拟合应用为例,进行人造地震动反应谱拟合.本研究方法明显加强地震监测数字化记录与结构地震动输入预测模拟的密切联系,使地震动预测因充分利用近场地震观测资料而得到质的飞跃.     

近断层竖向与水平向加速度反应谱比值特征

显著的竖向地震动是近断层地震动区别于远场地震动的重要特征之一,为更合理地确定竖向地震动作用,研究了近断层区域竖向地震动的反应谱特征及其与水平向反应谱比值的影响因素.首先,选取1952—1999年世界范围内震级在M5.4—7.6之间的18次地震的地震动记录,研究竖向地震加速度反应谱及其与水平向加速度反应谱比值特征;然后统计分析了断层距、场地条件、震级以及断层机制对竖向与水平向加速度反应谱比的影响.结果表明,一般情况下竖向加速度具有更丰富的短周期分量,并且竖向加速度反应谱衰减较慢;断层距在20km以内的近断层区域、软弱土层场地、中等震级地震和逆断层大震级中长周期范围等条件下,具有较大的竖向与水平向加速度反应谱比值;在近断层区域的结构抗震设计中应充分考虑竖向地震动的影响.     

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。     

基于分解方法的脉冲型地震动非弹性反应谱分析

本文旨在分析脉冲型地震动中不同频率的地震动分量对于原始地震动幅值及其非弹性反应谱的影响.首先以近期12次大地震的53条典型脉冲型地震动为数据基础, 基于多尺度分解方法获取脉冲型地震动中的高频分量和低频分量.为与传统方法对比, 本文获取了能够表征地震动脉冲特性的卓越分量及滤除卓越分量的剩余分量.然后对比分析原始地震动和4种地震动分量的幅值特征和非弹性反应谱的特性, 以讨论地震动分量对原始地震动幅值参数及其非弹性反应谱的影响.最后结合简谐地震动模型和地震动分量的性质, 讨论脉冲型地震动非弹性反应谱诸多特征的产生原因.分析发现, 低频分量不仅是控制脉冲型地震动速度和位移幅值的主要因素, 其对原始地震动的加速度幅值也具有不可忽略的影响.低频分量也是导致脉冲型地震动非弹性位移比谱偏大以及强度折减系数谱偏小的直接原因, 从而造成结构在脉冲型地震动作用下需要具有更大的非弹性位移以及更高的强度需求.     

Conditional spectrum‐based ground motion selection. Part II: Intensity‐based assessments and evaluation of alternative target spectra

In a companion paper, an overview and problem definition was presented for ground motion selection on the basis of the conditional spectrum (CS), to perform risk‐based assessments (which estimate the annual rate of exceeding a specified structural response amplitude) for a 20‐story reinforced concrete frame structure. Here, the methodology is repeated for intensity‐based assessments (which estimate structural response for ground motions with a specified intensity level) to determine the effect of conditioning period. Additionally, intensity‐based and risk‐based assessments are evaluated for two other possible target spectra, specifically the uniform hazard spectrum (UHS) and the conditional mean spectrum (CMS, without variability).It is demonstrated for the structure considered that the choice of conditioning period in the CS can substantially impact structural response estimates in an intensity‐based assessment. When used for intensity‐based assessments, the UHS typically results in equal or higher median estimates of structural response than the CS; the CMS results in similar median estimates of structural response compared with the CS but exhibits lower dispersion because of the omission of variability. The choice of target spectrum is then evaluated for risk‐based assessments, showing that the UHS results in overestimation of structural response hazard, whereas the CMS results in underestimation. Additional analyses are completed for other structures to confirm the generality of the conclusions here. These findings have potentially important implications both for the intensity‐based seismic assessments using the CS in future building codes and the risk‐based seismic assessments typically used in performance‐based earthquake engineering applications. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.