近断层地震加速度设计反应谱

研究了近断层地震的加速度设计反应谱,选择了30次地震,132组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的实际地震波的平均弹性加速度反应谱,给出了近断层地震设计弹性加速度反应谱表达式,并在此基础上,给出了近断层地震设计非弹性加速度反应谱计算公式.研究结果表明:提出的近断层地震设计弹性加速度反应谱与实际地震波平均弹性加速度反应谱较为接近,所建议的近断层地震加速度设计反应谱形式较为简单.     

空间相关非平稳地震动反应谱拟合

为了给大跨度结构的抗震分析提供空间多点相关地震动加速度时程,在前人研究的基础上,提出根据标准设计反应谱合成非平稳空间相关多点地震波的方法.从规范反应谱出发得到功率谱,然后由地震动的空间相关性得到功率谱矩阵,用三角级数法生成各点地震动.生成的地震波具有地震动的空间相关性,同时还考虑了强度和频率的双重非平稳性, 在保证相关性的前提下对初始波进行修正使其反应谱与规范反应谱逼近.数值算例表明,利用该方法生成的地震动加速度反应谱具有较高的拟合精度,合成的多点时程可用于大坝等延伸结构多点激励的地震动输入.     

基于建筑规范反应谱的人工地震波合成及其应用

规范规定采用时程分析法时应选用相当数量与统计意义相符的地震加速度时程曲线。鉴于实际工程中与拟建场地同震源的原始地震纪录较少,合成满足一定振动特性的人工地震波参与计算显得十分必要。根据人工地震动合成原理,利用规范反应谱v2.0程序和Simqke_gr程序生成拟合标准反应谱的地震波,并将其应用于某典型超限底框结构实际工程的弹性动力时程分析中。实例分析结果表明:采用程序合成的人工地震波,在概率意义上有一定代表性,能够很好地拟合于规范反应谱,同时使用方便、可靠,可用于工程实际中。     

基于小波包变换的人工地震波合成

以原始地震波为母波,以与抗震规范相容的功率谱为目标谱,利用功率谱与小波包变换系数之间的关系式,提出了利用小波包变换合成人工地震波的新方法.通过实例分析发现:人工合成的地震波功率谱与目标谱符合较好,而且继承了母波的非平稳特性;具有相似功率谱的地震波的时程图却有很大的差异,在实际工程中选择地震波时,不但要考虑地震波的频域特性,还要考虑其时频特性;人工合成地震波时,应选择多个小波基函数进行精度对比,从中挑选出误差小精度高的小波基函数作为实际合成地震波使用;不同分解水平下的合成精度也有所差异,并不是分解水平越高人工合成地震波的精度也越高.     

基于小波包方法的非平稳地震动模拟和设计谱拟合

提出了一种基于小波包分解和重构的模拟非平稳地震动并拟合设计谱的方法.该方法模拟出工程用地震动并调整频率分量,使其以一定的精度拟合设计谱.首先,利用5个参数生成了构成地震动加速度时程的小波包系数矩阵,并通过小波包重构获得加速度时程,该系数矩阵模拟了实际地震记录中频率随持时逐渐减小的特点.其次,将模拟的地震动利用小波包分解方法分解为具有高分辨率非重叠的小波包系数矩阵,然后根据设计谱调整频率分量.数值算例表明,该方法模拟的不同持时的加速度时程均能吻合同一设计谱,且迭代后仍然能保留地震动的非平稳特性.另外,该方法具有较稳定和较快的收敛过程,能在有限次调整迭代中实现较高的拟合精度.     

希尔伯特-黄变换谱及其在地震信号分析中的应用

介绍了希尔伯特-黄变换(HHT)这一非线性、非平稳信号处理方法,并利用HHT处理了地震工程中常用的ElCentro地震波,得到了该信号的Hilbert谱、边际谱和能量谱,提取了该信号的主要动力特性,并与该信号的Fourier分析结果进行了对比,显示出HHT这一方法的优越性.     

非平稳地震地面运动局部谱密度正交化HHT估计

基于采用能反映时频非平稳特性的时变谱密度（局部谱密度）来描述地震地面运动的必要性,给出了利用正交HHT（Hilbert-Huang Transform）估计地震地面运动局部谱密度的方法．具体算例表明：与多重过滤和短时傅立叶变换相对比,利用正交HHT法来估计局部谱密度,速度更快,精度更高;与传统HHT方法相比,正交HHT法避免了能量泄露,有更普遍的适用性．因此,它是一种高效的局部谱密度估计方法．同时,用得到的局部谱密度对三条地震波的能量进行研究,总结了地震波样本能量的分布和变化情况．     

规范反应谱长周期段的修正

将反应谱方法用于抗震设计有两个基本问题,合理的输入地震反应谱,以及反应谱如何组合.本文介绍合理输入的问题,对输入反应谱进行修正.与中小跨度桥梁结构不同,大跨度桥梁结构的第一阶主要自由振动周期都很长,而现有规范中反应谱适用周期比较短,长周期段存在很大问题.本文的研究目的是对现有规范反应谱的不合理性作详细说明并对进行修正.采用了强震记录准确的集集地震作为地震动输入,通过限制位移谱的方法对原有规范反应谱长周期不合理部分进行修正,使其满足长周期结构设计的要求.修正结果得到与理论相符的反应谱.将修正结果与多条强震记录的地震动进行对比,表明修正结果与强震记录是十分吻合的.     

利用正交Hilbert谱模拟非平稳随机地震动

基于样本记录正交HHT变换的Hilbert谱提出了非平稳随机地震动过程的模拟方法。 利用正交EMD法对IMF分量进行处理,克服了传统EMD分解存在能量泄漏的缺点,使正交HHT法可以精确分析非平稳信号的时频特性。在此基础上,把样本的Hilbert谱均值作为地震动随机过程的目标Hilbert谱,引入随机相位角来进行非平稳随机地震动过程的仿真,并且给出了随机过程的统计特性函数。通过对2个地震动记录的模拟,验证了模拟的地震动样本,能完全反映原记录强度和频率的非平稳特性,在时频分布上和原记录非常接近,具有相同的统计特征,并且模拟样本之间也具有良好的离散性。     

随机地震波的构造及其在重力坝抗震计算中的应用

本文根据反应谱与功率谱的近似转换关系构造基于非平稳过程模型的初始随机地震波．在此基础上．建议了一种基于概率理论的控制加速度峰值的方法．并把概率统计与调幅迭代技术结合起来，给出了提高随机过程反应谱拟合精度的全子样迭代法．通过宏观调幅迭代，产生满足地震动三要素(地震动强度、地震持时和频谱特性)的随机人工地震波．作为应用．文中计算了刘家峡及柯依那重力坝的抗震可靠度．计算结果与实际震害及有关分析结果一致，说明所建议的方法用于结构的抗震计算是合理可行的．     

考虑反应谱变异特性的人工合成地震波

在以往产生拟合反应谱的人工地震的方法中，目标反应谱通常采用建筑抗震设计规范给出的标准反应谱。根据其定义，标准反应谱仅仅反映了结构反应谱的均值特性。事实上，诺将地震动视为随机过程，则反应谱也是具有随机性的。因此，上述人工波的合成方法，忽略了反应谱的随机性，则生成的人工波并不能充分体现地震动的随机特性。鉴于此，由随机振动理论提出一种产生人工波的方法，可以同时考虑反应谱的均值特性和变异特性。     

基于演变谱和正交化HHT法的类谐和长周期地震动合成

结合演变谱理论和正交化HHT法的优点,建立了一种能同时反映强度和频率非平稳特性的地震动人工合成方法.选取1999年台湾集集地震中的2条类谐和长周期地震动记录作为原始地震动进行了人工合成,并进行了局部功率谱密度分析和反应谱分析.分析结果表明,本文建立的地震动合成方法能实现对地震动频率非平稳性的模拟,合成的类谐和长周期地震动时程与原始地震动时程在能量时频分布上具有较好的一致性,且弹性反应谱及弹塑性反应谱的拟合精度较高,可供工程结构地震反应分析使用.     

拟合多维能量反应谱及峰值速度的地震动调整方法

基于小波变换原理提出了一种以设计用多维能量反应谱及峰值速度为目标的实测地震动调整方法.该方法首先依据多维能量反应谱与伪加速度谱之间的近似转换关系,在时域内叠加小波函数实现对实测地震动记录的初步调整,保留原始地震动的强度、频率非平稳特性;再应用二阶基数B-样条小波函数模拟上述调整后的多维地震动场,通过循环调整拟合精度较低频段的小波系数和对峰值速度贡献最大的小波分量,实现对设计用能量反应谱及各向峰值速度的同时拟合.算例分析结果表明,该方法具有较高的拟合精度,对初始地震动的能量分布改变较小,为建筑结构基于能量平衡设计时的多维动力反应分析提供了一种新的地震波合成方法.     

基于相位差谱的多点激励人工波数值生成算法研究

在三角级数时域合成与快速离散傅里叶变换频域调整算法的基础上,实现基于对数正态分布相位差谱的单点激励人工波的数值生成,着重分析了目标反应谱的迭代拟合技术.结合相关建筑标准中所列地震波,给出了四类场地土的相位差谱统计特征,以利于工程采用.并以描述频谱幅值衰减关系的相干函数与以相位表征的行波效应为条件,实现多点激励地震波的数值生成.同时考虑幅值与相位两因素,保证了多点激励地震波在相邻两近点处的地震位移曲线的一致性合理条件.     

原始记录反应谱特性对时域调整记录分析的影响

时域调整天然记录在时程分析过程中被广泛使用,原始天然记录的选择直接影响采用时域调整记录进行结构时程分析的结果。文章按照记录反应谱与目标谱的差别大小选择3组共60条Ⅱ类场地天然记录,并进行时域调整;采用调整后的各组记录对单自由度体系和多自由度体系进行弹塑性动力时程分析,对比分析了通过各组记录计算得到的位移、加速度、剪力及能量。结果表明,反应谱特性不同的原始记录时域调整后计算得到的位移反应存在差异,考虑位移反应的离散性和记录调整前、后的能量变化,建议选择原始反应谱与目标谱差别小的记录进行调整以作为地震动输入。     

归一化时-频反应谱与结构损伤曲线的应用

为了研究归一化时-频反应谱和结构损伤曲线在抗震设计中的应用价值,对某十层RC框架结构采用地震动特性截然不同的唐山地震天津波SN方向和集集地震波SN方向进行弹塑性时程分析,对比了2种工况下结构损伤曲线在地震波归一化时-频反应谱上的表现.结果表明,结构的最大地震反应并不一定造成结构最大破坏,而随后很小的反应也可能最终导致结构倒塌,选用不合理的地震记录进行抗震设计是不可靠的,故传统的反应谱理论存在一定的局限性.结构损伤曲线通过自振周期的变化可以反映结构的塑性发展,与同时具备地震动三要素(振幅、频谱和持时特性)的归一化时-频反应谱相结合,可有效预测结构的损伤机制,从而为大震下结构的抗倒塌设计提供参考依据.     

基于谐小波变换的地震波非平稳随机模型建立

利用谐小波变换对实际强震记录的时变谱进行估计,并统计分析了与抗震规范相容的3类不同场地上地震波的时变谱特征,分析发现对于较硬场地上的地震波在时域内平稳段较短,下降段衰减较快,而在频域内具有较大的中心频率和较宽的频带;利用均匀调制非平稳随机模型模拟地震波的时变谱,把非线性函数的参数识别问题转化成求解无约束优化问题,利用拟牛顿迭代法求最优解,得到3类不同场地上地震波的均匀调制非平稳随机模型中各谱参数和时间包络中各参数的具体数值,为了定量地确定模拟模型的精度,定义了误差函数,验证了所提时变谱参数识别方法的精度;最后给出了与建筑抗震规范相对应的不同场地、不同烈度下多遇和罕遇地震的谱强度因子.     

求弹塑性位移谱的一种简化方法

为给目前基于性能的抗震设计新思路中主要用于评估结构弹塑性位移反应的Pushover方法提供目标位移的评估工具，文章以现行抗震规范的弹性加速度反应谱为基础，应用单自由度体系的最大位移与最大加速度的关系，计算出抗震体系的弹性最大位移反应，又以1735条实际地震记录作为输入进行大样本数值分析，以此为基础，得到单自由度体系弹塑性最大位移与弹性最大位移的比值随体系自振周期的变化规律，回归得出体系的弹性与弹塑性最大位移比值谱及其计算公式，由此得出可以由规范弹性加速度反应谱及位移比谱简化公式计算抗震体系弹塑性位移谱的简化方法。     

云南永胜地震记录速度反应谱特性研究

利用云南省永胜县Ms 6.0级地震记录,根据单自由度体系的运动方程用Matlab编程求解得到速度反应谱,计算V/PGV并对该放大系数反应谱进行研究。随机挑选了100条周期为6 s的反应谱来研究,并以反应谱峰值所处区间的不同分成两类。先根据传统方法大概判断反应谱的几个拐点并统计其坐标,用三参数Weibull分布对所选取的每个拐点群进行K-S检验,检验得到所选反应谱拐点是可接受的,并求得反应谱各个拐点期望值。以几个拐点期望值为设计反应谱的分段点,结合实测地震动反应谱曲线,运用最小二乘法拟合得到四段式设计反应谱,最后对设计反应谱与实际反应谱进行误差分析验证。     

基于结构基频确定Rayleigh阻尼系数的优化方法及其讨论

对于一般工程结构而言,低阶振型在结构的动力反应中起主导作用,为此提出一种基于结构基频的直接确定Rayleigh阻尼系数的优化方法,以避免构造Rayleigh阻尼矩阵过程中选择两阶振型的任意性.以地震波反应谱随阻尼比变化的经验公式为基础,形成反应谱导数的近似计算公式,从而得到一个仅需地震波反应谱和结构模态分析结果即可综合考虑结构动力特性、地震波频谱特性的Rayleigh阻尼系数的计算方法.任意选择10条地震波对某自由场进行地震反应分析,通过对不同Rayleigh阻尼系数确定方法的分析比较,验证了所提方法的有效性.