应用HHT方法从竖向地震动记录识别场地液化的物理过程

利用HHT方法分析1987年美国Superstition Hills地震在Wildlife场地上获得的地震加速度记录,深入地论述了实际地震中土层液化对竖向地震动非平稳特性的影响,进而达到了应用HHT方法从地震动记录识别场地液化物理过程的目的。     

地震动记录选取及其对网架屋盖动力响应的影响

地震动记录的合理选取对预测结构响应有着重要的作用。本文通过对风雨操场建筑混合结构的抗震性能分析,提出了一种对水平及竖向地震动频谱特性均进行控制的改进选波方法。为了评价不同选波方法的可靠性和有效性,根据初选条件选取55组三向地震动记录,并以55组地震动的统计反应谱作为目标反应谱,以55组记录计算的结构响应均值作为"预测值",通过与单周期点和双频段选波方法的计算结果对比,分析表明:改进选波方法计算的结构基底剪力、柱顶位移、支座位移和网架竖向位移的相对误差和变异系数均小于前两种选波方法,其计算结果更加可靠有效。     

基于地震动参数的RC框架结构易损性分析

以某典型的12层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,研究基于非线性动力时程分析和地震动参数的RC框架结构易损性分析方法。首先采用静力pushover分析判定结构薄弱层,并确定结构性能(capacity)参数;然后应用非线性动力时程分析估计结构地震反应,研究以峰值加速度和基本周期加速度反应谱作为地震动参数结构反应的不确定性,并进一步分析结构地震需求(demand)参数与地震动参数的关系;在此基础上,分别建立该结构基于峰值加速度和加速度反应谱的易损性曲线,通过考虑场地条件对地震动特性的影响,研究场地条件对结构易损性的影响,结果表明不同场地条件下的结构易损性曲线有一定差异。应用本文方法,根据新一代地震区划图或地震安全性评价确定的地震动参数,可以直接估计结构在未来地震中出现不同破坏的概率,这在结构的抗震性能评估和地震损失预测中有一定意义。     

唐山地区强震动记录的应用研究初探

本文给出了唐山地区强震动记录应用研究的两个实例,提出了建筑结构采用时程分析时选用强震动记录的原则和方法,通过对唐山地区强震动记录的分析处理,得到了其峰值加速度及加速度反应谱,确定了本地区进行弹性时程分析时选用的强震动记录;研究了局部场地条件对地震动影响的唐山响堂三维强震动观测台阵,以唐山响堂台阵2号测井(地下32m)的基岩强震动作为输入,通过2号测井的土层剖面,利用2个一维土层地震反应分析程序,分别计算得到地表的峰值加速度和加速度反应谱,并把计算结果与同次地震相应的地表强震动记录峰值加速度与加速度反应谱进行了对比分析。     

岩质高陡边坡地震动响应规律的振动台试验研究

设计并完成了1∶10大比例尺的边坡大型振动台模型试验,试验模型尺寸为4.4m×4.4m×1.8m(长×宽×高),斜坡模型表面包含30°、45°、50°、60°四个不同坡度的坡面,模拟岩体材料采用重晶石粉、河砂、石膏、黏土和水按比例配制而成。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波来研究模型边坡的动力响应规律,在试验数据分析中采用三维局部坐标系。试验结果表明:边坡临空面方向和竖直方向的加速度高程放大效应随坡面角度的增大而增强,在坡面角度由45°→50°变化时增长趋势呈明显"台阶状"形式,而边坡走向方向的峰值加速度高程放大效应基本不随坡面角度变化;边坡各向的峰值加速度的高程放大效应随着输入地震波幅值的增大而减小,表现出"量级饱和"特性;加速度傅里叶谱的频谱成分随着高程的增大,边坡岩体对于试验模型自振频率f周围的频率成分具有显著的放大作用,而对于其他频率成分则具有滤波作用;加速度反应谱沿高程的形状基本一致,并且卓越周期对应的反应谱幅值沿高程具有一定的放大作用,而在其他周期T处,尤其是长周期部分(低频部分)则存在一定的减小作用,对于临空面方向来讲,具有明显的波峰现象。试验结果有助于揭示边坡在地震作用下的失稳机制,为边坡工程的抗震设计提供有益的参考。     

缺乏地震动加速度记录地区地震动估计的映射法

本文提出了缺乏地震动加速度记录地区地震动估计的映射法、此法的关键步骤是利用缺乏地震动加速度记录地区Ｂ和已有足够地震动加速度记录地区Ａ的地震烈度衰减关系的映射法，从而求得此两地区的映射地震对，使地震对中的地震所给出的两地区的地震烈度相同。     

用有限强地震动记录校正等震线的估计研究

选用获得了加速度记录的2011年4月10日四川炉霍MS5.3及2011年8月11日新疆维吾尔自治区克孜勒尔自治州阿图什市与伽师县交界MS5.8地震,研究其快速生成震动图的偏差校正方法;通过台站实际观测值与借助经验性衰减关系估计值之间的残差分析,提出了利用台站数据对缺少台站地区借助经验性衰减关系估计值的对数偏差校正方法; 并比较了圆和椭圆衰减关系模型的对数残差及震动图的分布形态．结果表明, 适合于当地地震动衰减关系plusmn;3倍标准差的标准能够识别一些台站异常数据, 如炉霍MS5.3地震中炉霍地办强震台近场峰值加速度的高频脉冲引起的异常数据;对数偏差校正方法适合于地震动强度速报中缺少台站数据地区借助经验性衰减关系地震动参数估计值的系统偏差校正;圆衰减关系模型只能控制震动的程度,不能控制其分布形态．明确的地震震源机制、震源破裂过程、当地的地质构造背景及余震分布等信息有助于修正震动图的分布形态．      

工程地震动模拟研究综述

地震动时程输入是结构抗震设计发展的必然要求,工程地震动模拟则是确定输入时程的主要方法.以研究满足工程需要的地震动模拟技术为宗旨,阐述了工程界合成地震动的历史与现状,以及地震学方法的工程应用,并总结出相关方法的特点和适用性.最后结合工程应用的特点,对工程地震动合成的发展方向进行了展望.     

断层附近强地震动半经验合成方法的研究

本文对利用经验格林函数法合成断层附近的强地面运动等问题做了初步研究。基于云南施甸5.9级主震和余震强震观测记录和本文提出的移动窗技术对断层附近的主震记录进行了分析识别，发现大震的Asperity(凸凹体）与小震在时程和Fourier幅值谱上存在一定程度的相似性。这种相似性从理论上，可以解释为这种小震视为大震Asperity的“种子”，大震的Asperity是由这些“种子”发育而成的。在此基础上合成了云南施甸距震中仅为1.1公里的主震记录，同时也提出以断层附近小震作为经验格林函数存在着一些缺陷。     

大跨预应力混凝土空间框架结构的地震振动台试验研究

利用地震振动台对大跨预应力混凝土井式梁空间框架结构的抗震性能进行了实验研究。两个模型的实验结果表明：(1)大跨预应力井式梁空间框架结构可以提供大的楼层平面内刚度；(2)对称大跨预应力井式梁空间框架结构，可以不考虑耦合地震反应；(3)大跨预应力井式梁空间框架结构的竖向地震反应中心大而周边小；(4)在相同加速度但不同的地震波作用下，结构的竖向地震反应不同。     

阻尼修正条件均值谱及其在时程分析地震波选择中的应用

目前时程分析选波常采用目标谱法,即选择反应谱与目标谱有较好匹配的地震波,条件均值谱(CMS)已成为目前国内外广受关注及认可的目标谱。通常的CMS是基于5%阻尼比建立的,当结构阻尼比并非5%时,则需要对CMS进行阻尼修正。本文旨在建立1种CMS阻尼修正方法和计算公式,以便于不同阻尼比结构抗震时程分析的选波工作。以美国SAC Steel Project计划提出的针对洛杉矶地区设计的9层抗弯钢框架为场地和结构实例,建立了3种地震危险性水平(50年超越概率50%、10%和2%)下2%阻尼比的CMS目标谱,并进行了时程分析地震波选择及结构反应的计算。研究表明:提出的CMS的阻尼修正方法可不受衰减关系影响,适用的阻尼比范围(0.5%~30%)及周期范围(0.01s^10s)均较广泛,可用于各种类型的结构的抗震分析。     

An efficient method for selecting and scaling ground motions matching target response spectrum mean and variance

The purpose of this study is to propose an accurate and efficient method for selecting and scaling ground motions matching target response spectrum mean and variance, which does not require excessive computation and simulation. In the proposed method, a desired number of ground motions are sequentially scaled and selected from a ground motion library without iterations. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

主余震序列型地震动作用下RC框架结构损伤耗能研究

强震发生后通常伴随着余震,余震的发生会加重结构损伤甚至引发倒塌。为了量化研究主余震序列型地震动对结构损伤的影响,以一栋3层钢筋混凝土框架结构为研究对象,选取了10条实际的主余震记录作为地震动输入,采用ABAQUS非线性有限元软件对该框架结构进行非线性动力时程分析,并依据结构局部和整体损伤耗能指标来评价主余震序列型地震动对框架结构累积损伤的影响。研究结果表明:序列地震会加剧结构底层柱的局部损伤耗能,特别是对底层中柱的影响更加明显;序列地震作用下的结构整体损伤耗能平均值相对于单主震作用下增加约30%;当余震与主震的第一周期谱加速度指标的比值Sa （T₁）_余震/Sa （T₁）_主震较大时,序列地震对结构损伤需求的影响更为显著。     

摩擦摆基础隔震结构多维地震反应分析

对摩擦摆基础隔震结构进行了单向、双向和三向地震反应对比分析,表明考虑双向水平地震动时摩擦摆基础隔震结构的支座位移增大,而结构的加速度和楼层剪力减小,其中对支座位移和结构加速度影响较大;考虑竖向地震动时摩擦摆基础隔震结构的支座位移略有减小,而结构的加速度和楼层剪力增大,其中对结构加速度影响较大.因而,在进行摩擦摆基础隔震结构地震反应分析时,应考虑多维地震动的影响.     

近断层脉冲型地震动作用下隔震结构地震反应分析

隔震结构在远震场地减震效果良好，但是近断层地震动的明显的长周期速度和位移脉冲运动可能对隔震建筑等长周期结构的抗震性能和设计带来不利影响，需要深入探讨。本文首先讨论近断层地震动的长周期脉冲运动特征，然后以台湾集集地震8条典型近震记录和其它4条常用近震记录以及4条远震记录作为地震动输入，对两幢安装铅芯橡胶隔震支座的钢筋混凝土框架隔震结构进行非线性地震反应时程分析，通过比较探讨了算例计算结果，定量说明隔震结构的近震脉冲效应显著，是隔震设计不容忽视的问题。     

A new approach of selecting real input ground motions for seismic design: The most unfavourable real seismic design ground motions

This paper presents a new way of selecting real input ground motions for seismic design and analysis of structures based on a comprehensive method for estimating the damage potential of ground motions, which takes into consideration of various ground motion parameters and structural seismic damage criteria in terms of strength, deformation, hysteretic energy and dual damage of Park & Ang damage index. The proposed comprehensive method fully involves the effects of the intensity, frequency content and duration of ground motions and the dynamic characteristics of structures. Then, the concept of the most unfavourable real seismic design ground motion is introduced. Based on the concept, the most unfavourable real seismic design ground motions for rock, stiff soil, medium soil and soft soil site conditions are selected in terms of three typical period ranges of structures. The selected real strong motion records are suitable for seismic analysis of important structures whose failure or collapse will be avoided at a higher level of confidence during the strong earthquake, as they can cause the greatest damage to structures and thereby result in the highest damage potential from an extended real ground motion database for a given site. In addition, this paper also presents the real input design ground motions with medium damage potential, which can be used for the seismic analysis of structures located at the area with low and moderate seismicity. The most unfavourable real seismic design ground motions are verified by analysing the seismic response of structures. It is concluded that the most unfavourable real seismic design ground motion approach can select the real ground motions that can result in the highest damage potential for a given structure and site condition, and the real ground motions can be mainly used for structures whose failure or collapse will be avoided at a higher level of confidence during the strong earthquake. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Simulation of synthetic ground motions for specified earthquake and site characteristics

A method for generating a suite of synthetic ground motion time‐histories for specified earthquake and site characteristics defining a design scenario is presented. The method employs a parameterized stochastic model that is based on a modulated, filtered white‐noise process. The model parameters characterize the evolving intensity, predominant frequency, and bandwidth of the acceleration time‐history, and can be identified by matching the statistics of the model to the statistics of a target‐recorded accelerogram. Sample ‘observations’ of the parameters are obtained by fitting the model to a subset of the NGA database for far‐field strong ground motion records on firm ground. Using this sample, predictive equations are developed for the model parameters in terms of the faulting mechanism, earthquake magnitude, source‐to‐site distance, and the site shear‐wave velocity. For any specified set of these earthquake and site characteristics, sets of the model parameters are generated, which are in turn used in the stochastic model to generate the ensemble of synthetic ground motions. The resulting synthetic acceleration as well as corresponding velocity and displacement time‐histories capture the main features of real earthquake ground motions, including the intensity, duration, spectral content, and peak values. Furthermore, the statistics of their resulting elastic response spectra closely agree with both the median and the variability of response spectra of recorded ground motions, as reflected in the existing prediction equations based on the NGA database. The proposed method can be used in seismic design and analysis in conjunction with or instead of recorded ground motions. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Experimental investigation of spatially varying effect of ground motions on bridge pounding

Pounding between adjacent bridge structures with insufficient separation distance has been identified as one of the primary causes of damage in many major earthquakes. It takes place because the closing relative movement is larger than the structural gap provided between the structures. This relative structural response is controlled not only by the dynamic properties of the participating structures but also by the characteristics of the ground excitations. The consequence of the spatial variation of ground motions has been studied by researchers; however, most of these studies were performed numerically. The objective of the present research is to experimentally evaluate the influence of spatial variation of ground motions on the pounding behaviour of three adjacent bridge segments. The investigation is performed using three shake tables. The input spatially varying ground excitations are simulated based on the New Zealand design spectra for soft soil, shallow soil and strong rock using an empirical coherency loss function. Results confirm that the spatially nonniform ground motions increase the relative displacement of adjacent bridge girders and pounding forces. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.