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。     

抗震分析反应谱法和时程分析法数值仿真比较

基于ANSYS有限元软件比较抗震分析反应谱法和时程分析法的地震数值仿真结果,研究二者的共同性和仿真结果的可比较性。结果表明,反应谱法和时程分析法在抗震反应计算中都体现了地震动特性和结构动态特性对结构地震响应的影响,二者在响应最值和响应频率上的仿真结果具有一致性。     

膜型网壳结构抗震性能研究

本文采用子空间迭代法分析了单层膜型网壳结构的自振特性;推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制相应的计算程序,用振型分解反应谱法与时程法进行了结构地震响应特性分析。研究表明:膜型网壳结构的抗震性能比较好;用反应谱法分析时,水平地震作用下截断振型取15、竖向地震作用下取60可满足工程设计要求;用反应谱法计算结构竖向地震响应是安全可靠的,但进行水平地震响应分析时,最终还需用时程法进行验算。     

基于HHT变换瞬时能量谱的长周期结构地震反应分析

基于HHT变换得到瞬时能量谱,并以简谐地震反应为理论基础进行多自由度体系在地震动作用下的瞬态反应计算。通过对一个长周期(十五层)结构工程实例的地震瞬态反应计算分析,揭示长周期结构有别于短周期结构动力响应的独特特性:长周期结构位移响应的瞬时能量峰值的时间滞后于地震动能量峰值的时间,且主要受到瞬态振动的控制,并以低阶振型的控制为主,第一阶振型峰值位移滞后的时间最长,滞后的时间主要取决于结构的第一阶自振周期。研究结果表明,长周期结构在强烈地震动作用下,地震动强度出现的最大时刻并不总是对应于结构破环与倒塌的时间。     

地震波归一化时-频反应谱分析方法

反应谱理论是抗震设计的重要理论之一,但因其包含诸多基本假定,在应用上存在一定局限性,主要表现在:①反应谱理论只能反应结构的最大弹性地震反应,不能反映结构在实际地震反应中可能出现的非弹性特性;②反应谱无法反映结构低周疲劳特性的影响,不能反映结构在实际地震动作用过程中结构性能随时间的变化,无法进行结构在罕遇地震作用下的倒塌分析;③计算经验表明,反应谱的计算主要决定于地震动加速度记录中最强烈的一段;反应谱理论没有考虑地震动持时特性,而持时对结构造成的累积破坏作用小容忽视.     

反应谱理论及其在电阻架抗震分析中的应用

以高压绝缘电阻架为研究对象,基于振型分解反应谱理论,建立了三维梁壳单元有限元分析模型。结合电阻架的动力特性和地震响应谱,并计入结构阻尼对地震反应的影响,进行了电阻架的模态分析和反应谱分析,得到了电阻架在双向水平与扭转地震偶联作用下的位移、速度、加速度响应以及应力。分析结果表明,电阻架位移和速度的最大响应点在最顶层电阻器上,加速度最大的位置在铜管。地震响应的应力评定满足结构强度要求,该方法为电阻架的抗震设计提供了参考及依据。     

基于GPS地震位移记录的相对位移反应谱计算

地震发生时,结构所受的地震荷载是以位移形式从基础处输入的,所以研究基于地震位移的结构响应既是工程需求又是设计需要。本文基于位移、速度输入模型的单自由度时程反应计算方法,计算了以GPS实际观测记录为位移输入、以其中心差分为速度输入的地震位移反应谱,并与加速度输入模型结果进行了比较。结果表明,高采样率(5 Hz以上)GPS位移记录可获得与加速度输入模型基本一致的反应谱结果,1 Hz GPS位移记录所得结果反映不出地震高频特性,但能表征长周期结构的地震响应。紧接着,本文将基于GPS的反应谱计算方法运用到日本震例中,通过比较并址的强震仪与GPS站两者记录所求得的位移反应谱,得出的结果与理论分析一致。本文由此得出结论:基于GPS计算地震相对位移反应谱是可行的。     

考虑不同固定条件的核电设备多维地震响应振动台试验研究

在核电站中:核电设备通过不同的固定条件与结构相连,地震作用时设备与结构动力相互作用复杂,为分析核电设备多维地震响应并鉴定其抗震性能,进行了考虑不同固定条件的核电设备多维地震响应振动台试验研究。振动台试验进行了5次运行基准地震和1次安全停堆地震的动力时程激振,以及试验首末2次动力特性测试。试验结果表明:不同固定条件会影响核电设备多维地震响应的加速度峰值、反应谱特性和动力放大系数,与设备直接固定于振动台相比,将核电设备悬挂固定于剪力墙再与振动台连接的固定条件,改变了设备反应谱特性,且放大了响应的加速度峰值,具有显著的动力放大效应,使核电设备多维地震响应更为强烈。因此,对此类固定条件的核电设备,在产品设计及安装固定时要充分考虑动力放大效应,以提高设备的抗震韧性。抗震试验前后,核电设备功能运行正常,结构完整性好,抗震性能满足要求。     

平扭耦联隔震体系的简化模型及有关参数变化的计算分析

本文根据隔震结构的动力学特点，提出了空间平扭耦联隔震结构简化计算模型，该模型仅有四个自由度，做定性分析和近似计算十分方便，力学概念明确可靠，文中并对这种体系的动力特性和反应，采用反应谱方法进行分析计算。还对平扭耦联隔震结构的重要特征参数对结构的动力特性和动力反应的影响，进行了较为全面的分析研究。     

隔震结构地震反应分析的实用计算方法

根据上部结构和隔震单元特性对隔震结构反应的影响,提出了可用于隔震结构反应分析的简易方法,避免从数学上求解耦联的非线性方程.将隔震层的恢复力模型等效线性化,以结构动力响应的Duhamel积分为基础,提出了一种新的结构动力响应的数值计算方法.     

An improved pseudo-static method for seismic resistant design of underground structures

This paper describes a commonly used pseudo-static method in seismic resistant design of the cross section of underground structures. Based on dynamic theory and the vibration characteristics of underground structures, the sources of errors when using this method are analyzed. The traditional seismic motion loading approach is replaced by a method in which a one-dimensional soil layer response stress is differentiated and then converted into seismic live loads. To validate the improved method, a comparison of analytical results is conducted for internal forces under earthquake shaking of a typical shallow embedded box-shaped subway station structure using four methods： the response displacement method, finite element response acceleration method, the finite element dynamic analysis method and the improved pseudo-static calculation method. It is shown that the improved finite element pseudo-static method proposed in this paper provides an effective tool for the seismic design of underground structures. The evaluation yields results close to those obtained by the finite element dynamic analysis method, and shows that the improved finite element pseudo-static method provides a higher degree of precision.     

地下结构地震反应规范计算方法的对比分析

随着地下空间大规模开发利用,地震灾害对其造成的潜在威胁不容忽视。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》和《地下铁道建筑结构抗震设计规范(DG/TJ08-2064-2009)》建议的分析方法,选取惯性力法、反应位移法(国家规范法、上海规范法)、动力时程方法(线弹性方法、等效线性化方法)三类共5种计算方法,以典型两层双柱三跨地铁车站结构为分析对象进行地震反应的对比验算,对上述计算方法的适应性进行评价。分析结果表明,与动力时程方法相比较,惯性力法计算得到的侧墙剪力值偏大,中柱结果较为接近;对于反应位移法,国家规范方法和上海规范方法的计算模型略有不同,但两者计算结果基本相近,其中土体强制位移、集中地基弹簧、土体动剪切模量等参数取值对计算结果影响显著;对于动力时程方法,线弹性方法和等效线性化方法的结果较为接近,且变化趋势相同。     

澜沧—耿马地震主震参数

本文用下关地震台数字地震仪的主震加速度记录,结合澜沧——耿马地震的宏观考察资料,以波谱法为基础,分别计算了两个主震的运动学、静力学和动力学参数各18个。用以从微观地震学角度描述澜沧——耿马地震的两个主震。通过所求参数的分析对比,认为是澜沧主震触发了耿马主震。     

A simplified multisupport response spectrum method

A simplified multisupport response spectrum method is presented.The structural response is a sum of two components of a structure with a first natural period less than 2 s.The first component is the pseudostatic response caused by the inconsistent motions of the structural supports,and the second is the structural dynamic response to ground motion accelerations.This method is formally consistent with the classical response spectrum method,and the effects of multisupport excitation are considered for any modal response spectrum or modal superposition.If the seismic inputs at each support are the same,the support displacements caused by the pseudostatic response become rigid body displacements.The response spectrum in the case of multisupport excitations then reduces to that for uniform excitations.In other words,this multisupport response spectrum method is a modification and extension of the existing response spectrum method under uniform excitation.Moreover,most of the coherency coefficients in this formulation are simplified by approximating the ground motion excitation as white noise.The results indicate that this simplification can reduce the calculation time while maintaining accuracy.Furthermore,the internal forces obtained by the multisupport response spectrum method are compared with those produced by the traditional response spectrum method in two case studies of existing long-span structures.Because the effects of inconsistent support displacements are not considered in the traditional response spectrum method,the values of internal forces near the supports are underestimated.These regions are important potential failure points and deserve special attention in the seismic design of reticulated structures.     

定点形变观测的降雨干扰及排除方法研究

分析了蓟县小辛庄台形变观测资料的降雨响应特征,对观测数据的非潮汐部分分别用一般距平法去年周期、K-L直线拟合方法去线性零漂等处理,再用动态系统法[1]对预处理数据进行排除降雨干扰计算,取得了一定的效果。     

江坪河预应力闸墩静动力有限元分析研究

运用三维有限元数值模拟方法对江坪河水电站泄洪坝段闸墩、混凝土锚块及预应力锚索在内的整体模型进行空间应力和变形分析,得到了2种典型工况下的整体位移和应力分布规律。在动力计算中分别采用了振型分解反应谱法和时程动力分析法。时程动力分析时,按规范要求分别输入了El Centro波、Taft波和由规范反应谱合成的人工地震波3种波形。然后对计算结果进行对比分析与总结,研究结果表明,预应力闸墩具有整体稳定性,在各种荷载的组合效应下整个墩体的变形和应力分布满足要求。得出了对设计有指导意义的数值成果,可供施工图设计参考。     

一种深厚覆盖层场地地震动参数的确定方法

基于欧美规范确定了坐落在深厚覆盖层上KH抽水蓄能电站上、下库场地基本运行和最大设计地震动峰值加速度、反应谱和时程等动参数。首先依据场地区域地震烈度区划图、特征周期区划图和依据场地地质地震条件选取的5条种子实测地震动确定场地基岩输入加速度时程、峰值加速度和设计反应谱,进而基于各土层地质参数和一维弹性波传播模拟程序确定覆盖层表面的平均峰值加速度、平均反应谱和5条地震动时程,对所得到的平均反应谱和峰值加速度进行光滑处理后确定可用于各建筑物结构抗震设计的地震动参数,包括覆盖层表面水平向动力响应加速度时程、峰值加速度和设计反应谱。该方法可较好地保留输入地震动的真实动力特性,如持时、相位和频率等,为我国规范中建议的确定场地地震动参数的方法提供有益的补充。     

高墩梁桥地震响应分析

本文将对两座高墩桥梁的地震响应进行分析,一座是连续-刚构组合梁桥,另一座是刚构桥。这两种是高墩桥梁普遍采用的桥型,对其进行详细的动力分析对此类桥梁的抗震设计具有一定的指导作用。针对这两种桥梁结构,本文首先分析直接影响结构动力响应的自振特性,从中总结高墩桥梁的特点,然后采用反应谱法、时程分析法分析结构地震响应,并对其结果进行比较,同时讨论桩-土相互作用对高墩桥梁地震响应的影响。     

软土场地地铁车站抗震计算的等代地震加速度法

将软土地层中地铁车站结构与周围土体地震时产生的水平加速度,以静态的水平加速度代替,使两者作用下结构内力最大值相等、出现部位相同,实现将动力问题转化为静力问题。结果表明,该方法能反映软土地层中两层三跨地铁车站的在地震时的动力响应,是适用于工程设计的简单、实用的数值方法。     

强震区非对称连续梁桥地震响应及性能评价

为研究高烈度地区不等跨连续梁桥的抗震性能，依托某高速公路上一座主跨为（40+60+35）m的典型不等跨连续梁桥，建立其动力分析有限元模型，获得该桥的模态特性。在E1概率和E2概率两种地震水平作用下，同时采用反应谱分析和时程分析法，对不等跨桥梁结构的地震响应进行分析。最后根据桥墩验算截面的弯矩-曲率关系曲线，探讨该桥梁的抗震性能。研究结果表明：动态时程反应分析与反应谱分析所得的结果基本吻合，由于反应谱分析假定结构线弹性状态而时程反应分析考虑了材料的弹塑性，在E2概率水平下，两者个别响应值有较大差别；由于反应谱法是对各阶模态下最大响应的组合，动态时程反应分析是同一时刻各地震波引起的结构响应的组合，因而时域和频域计算结果会存在一些误差，频域结果偏于保守；E1、E2概率地震作用下，主桥桥墩检算截面仍然在弹性范围内工作，满足弹性设计要求。