结构在多维地震动作用下抗震计算组合方法

假定地震地面运动为平稳随机过程，根据转动分量的频域求法得出了转动分量与平动分量之间的关系；考虑了地震动分量间的空间相关性，用随机过程理论建立了多维地震动作用下结构反应的反应谱组合方法，导出了多维地震动输入下振型相关系数的解析公式．在此基础上，给出了双向地震动作用下的相应公式．数值结果表明，本文提出的方法具有较高的精度。     

波动-谱比法获取地震动转动分量研究

为从地震动平动记录中获取转动分量,提出了一种综合波动理论和谱比分析的新计算方法,即波动-谱比法.采用波动理论推算地震动转动分量的频域解,当P波和SV波均存在时,采用谱比法获得二者的比例系数,进而获取时域内的转动分量.该方法克服了P和SV波同时存在时直接利用弹性波动理论无法计算的关键问题,修正了利用谱比分析获取的转动分量时缺乏地震波高频分量的缺陷,能完整得到全频域范围内的转动分量.对具有典型转动倾斜特征的Northridge地震记录进行分析后,利用本方法由平动记录获取了全频域范围内的转动分量,计算结果与记录数据符合较好,验证了方法的可靠性及准确性.     

地震动摇摆分量的合成

基于入射体波(P和SV波)的波长和傅里叶幅值谱及干涉产生的面波(Rayleigh波)对地震动摇摆分量的影响,给出地震动摇摆分量合成公式.基于弹性波动理论和快速δ-矩阵算法求出设定地壳模型的面波频散曲线,同时考虑了入射体波和面波产生的摇摆分量,并基于Trifunac的研究给出地震动摇摆分量的合成过程.即由设定未来地震的地震震级M、震中距R和场地类别s等条件,利用修正的Trifunac合成公式以合成地震动平动分量,然后考虑体波和面波不同频率成分分量的贡献,合成地表一点处的地震动摇摆分量,并给出三联反应谱.     

转子-轴承系统对具有转动分量的地震激励的瞬态响应

采用转子的柔性梁模型建立转子 -轴承系统地震激励下的运动方程 ,计及地震激励的转动分量引起的哥氏效应 .在 Kanai- Tajimi模型基础上 ,推出了包括 3个平动分量和 3个转动分量的地震激励加速度表达式 ,其被视为非平稳随机过程 ,并作数值仿真 .分别就仅计及地震激励 3个平动分量、计及 3个平动分量和 3个转动分量的情况 ,采用 Newmark直接积分法计算转子 -轴承系统的瞬态振动响应 ,结果显示 ,地震激励的转动分量使系统转动类型响应有明显的增大     

考虑地面转动分量的双向偏心隔震结构减震性能分析

针对双向偏心结构,考虑地面转动分量对偏心结构的影响。采用隔震装置减小偏心结构在地震作用下的平动和扭转振动。着重分析地面转动分量对结构扭转响应的影响。分析非隔震结构、隔震结构分别在考虑地面转动分量前后结构的平动和扭转振动。研究表明,地面转动分量会加剧结构的扭转振动,隔震措施可减小地面转动分量对结构扭转振动的影响。从而使得双向偏心隔震结构在多维地震作用下的响应分析更加完备。     

考虑转动激励时结构多维随机振动分析

把Ansys的强大功能与等效激励相结合,将结构地面地震动的平动和转动加速度激励构造出多维地震动等效激励荷载。采用有限元Ansys程序对结构进行动力分析,应用等效激励法求出结构的随机响应特征,实现了建筑结构在多维地震动激励下的随机振动分析。     

爆破地震动三向荷载分量对结构动态响应研究

爆破地震动的地面运动对建筑物的作用是多分量的，以前，主要集中在单向竖直地面运动作用的结构响应方面，很少考虑多维地震动作用下的结构响应。通过时程分析方法分析在多维地震动作用下的结构响应，并与单向地震动作用下的结构响应进行比较，得出了结构受单向地震动荷载作用时的响应都明显比三向地震动荷载作用小，特别是爆破地震动荷载主频越小时差值越大；对于各单向地震动荷载作用，当爆破地震动荷载主频较小（约小于基频的10倍）时，水平方向地震动荷载作用的结构响应明显比垂直方向地震动荷载作用时大，而在较高频率段，两者相差不大（垂直向略大）的结论。     

矩形刚性基础多分量地震动随机模型

基于地震动随机场理论，给出了刚性平面基础六个运动分量的功率谱矩阵。矩形基础的研究结果表明，基础的刚性作用和地震动空间变化使基础的运动小于对应的自由场运动，尤其是高频地震动成分。给出的刚性基础地震动随机械型可用于建筑结构在多分量地震动作用的响应分析。     

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.     

大跨度空间网格结构多维多点随机地震反应分析

对大跨度空间网格结构进行三向正交地震动的多点激励下的随机地震反应分析．建立了多维多点随 机地震动激励下的地震反应分析方法,并依据建筑抗震设计规范确定了平稳随机地震动功率谱密度的模型 参数．数值仿真分析了某柱距80 m的大跨度平板网架分别在一维地震动或三维地震动的一致激励、行波激 励和考虑部分相干效应的随机激励下的地震反应．结果表明:考虑地震动的空间效应后,关键杆件的内力 增幅可达30％;多维地震作用比单维地震作用下结构杆件的内力大．由此得出结论,对于大跨度空间网格 结构的地震反应分析,必须考虑多维地震动的多点激励．     

近断层长周期地震动前向性效应对峰值影响研究

筛选了断层距不大于15km的具有前向性效应的长周期近断层地震记录,分类汇总建立了统计分析数据样本库,对长周期地震动的竖向分量和水平向分量峰值比进行了分析,研究了震级、脉冲周期、不同分量对峰值加速度比的影响。在此基础上,采用前期建立的回归分析模型,对长周期地震动竖向分量和水平向两分量的峰值加速度进行了回归分析,拟合给出了峰值参数与震级和断层距的衰减关系式,通过拟合曲线与数据样本的峰值实测值对比,说明拟合关系式在一定的范围内可以用于近断层长周期地震峰值的预测。     

基于分量分离方法的地震动反应谱

地震动反应谱统计分析中存在的离散性一直是影响设计谱精确估计的重要因素.地震动加速度反应谱离散性偏大的区段主要集中于长周期部分.为了进一步研究地震动反应谱及其长周期段的特征,建立了一个综合强地震动数据库,考虑地震动反应谱的特征将强震记录分为普通型和低频型2类,采用数字滤波方法将低频型地震动中的长周期分量分离,引入了一种2阶段平稳简谐地震动模型用于等效所分离的低频分量.结果表明:滤波后的低频型地震动与普通型地震动反应谱仍有明显差别;低频型地震动与分离后得到的低频分量以及高、中频分量参数间存在一定的相关性;指出普通型地震动与低频型地震动的设计谱须分别单独标定,其中普通型地震动设计谱采用平均谱标定,低频型地震动设计谱可以在普通型地震动设计谱标定方法的基础上对长周期段进行修正得到.该研究为地震动反应谱特征及规律的认识提供了新的方法,为设计谱的精确标定提供了参考和依据.     

覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响研究

选取汶川8.0级地震中陕西省6个台站的东西向地震动加速度记录,通过HHT计算了各条地震动和其IMF分量的Hilbert能量和输入能量,对比分析了覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响。结果表明：随着覆盖层厚度的增加,地震动的HE峰值、输入能量和Hilbert能量平均周期T_mE逐渐增加,当覆盖层厚度大于400m时,地震动能量主要分布在低频区域,具有显著的长周期特性;当覆盖层厚度为0或很小时,地震动能量主要集中在前2-3阶IMF分量中,多个IMF分量的HE峰值较大,卓越IMF分量对结构的影响较小;随着覆盖层厚度的增加,地震动能量主要集中在高阶IMF分量中,仅1-2个IMF分量的HE峰值较大,其余分量均很小,卓越IMF分量的平均周期T_mE和原始地震动十分接近,对结构的破坏起主导作用,应重点研究。     

基于FMA分解的关键质量特性映射变换技术

在对数控机床进行FMA结构化分解的基础上,采用决策试验与实验评估法(DEMATEL,decision making trial and evaluation laboratory)对主运动之间关系进行了耦合解耦分析,得到部件主运动性能耦合矩阵。引入了一种间接映射来代替主运动之间的同代耦合关系对二级运动层的影响,分别采用信息耦合度、耦合可变度来度量这种间接映射和直接映射关系,并利用模糊层次分析法(FAHP,fuzzy analytic hierarchy process)对映射关系进行了量化,从而建立了主运动-二级运动性能之间的映射变换矩阵;结合部件主运动性能耦合矩阵,完成了关键质量特性在功能-运动层的传递,并通过实例对比证明了该映射方法的有效性和合理性。     

盆地型长周期地震动的判别准则

为了筛选出盆地内超高层结构抗震设计所需的盆地型长周期地震动(简称为长周期地震动)验算波,总结了长周期地震动的形成机理,分析了长周期地震动中面波的卓越性,提出了截取由面波主导的地震动尾波的方法,通过基于尾波特性的统计分析得到了长周期地震动的判别准则.结果表明:沉积盆地边界所激发的面波在盆地内传播、叠加以及依频率放大是长周期地震动的主要形成机理;长周期地震动中由面波主导的尾波段对长周期结构响应起控制作用;长周期地震动判别准则宜定为:速度反应谱卓越周期大于2s,且截取出的尾波与原始波在速度反应谱卓越周期处的谱幅值比大于85%.     

近断层地震动竖向分量峰值特性研究

对收集到的近断层（断层距不大于15km）地震动竖向分量进行分类后建立样本库,采用最小二乘回归方法,建立统计分析模型,对竖向地震动的峰值加速度、峰值速度及峰值位移进行回归分析;建立峰值参数与震级和断层距的衰减关系式及其相关系数,与其他研究者及近断层地震实际记录的峰值参数进行对比。结果表明,推荐的峰值衰减关系式与实际结果吻合较好,近断层竖向地震动高频波显著,随断层距衰减较快,为下一步近断层竖向地震动的研究奠定了基础。     

采用时频滤波技术的近断层脉冲地震人工模拟

利用现代时频分析工具S变换的时频滤波特点,把反映场地局部特征的实际远场地震波或人工合成的远场地震波在等效速度脉冲的发生时间段实行时频滤波,再与等效速度脉冲叠加,生成既能反映场地局部特征又能反映近断层脉冲地震特点的人工近断层脉冲地震时程.通过数值算例,得到的人工近断层地震波与原始波有相似的时频特征,而功率谱密度函数在高频段与建筑抗震规范相容的目标功率谱一致,该波的峰值加速度还与抗震规范中相应烈度的峰值一致,可供近断层地区结构抗震分析使用.     

强震作用下斜拉桥纵桥向非线性地震反应分析

为研究斜拉桥在纵桥向强震作用下的抗震性能,对某具有一定代表性的中等跨度斜拉桥,通过线性能力需求比的确定,合理引入能考虑塑性发展的非线性弹塑性单元,研究纵桥向强震作用下桥梁各主要构件的塑性发展状况及其对全桥地震反应的影响.结果表明:在强地震动作用下,桥塔、墩等构件的塑性发展不但与地震波的特性还与地震波的强度相关;斜拉桥的桥塔存在先于辅助墩和边墩屈服的可能性;桥塔屈服将显著减小塔柱下部结构的地震需求.由此得到以下结论:在强震作用下,需考虑桥塔的非线性地震响应及其对桥梁整体抗震性能的影响;以目前的工程设计来看,在纵桥向强震作用下,桥塔、墩各截面仍有一定的塑性能力储备.     

基于Copula模型的多维地震动参数相关性分析

地震动常被拆解为两个水平向分量(x、y)和一个竖向分量(z)。为探寻Copula模型在多维地震动参数相关性分析中的应用可行性,从太平洋工程抗震研究中心选取1 500组实测地震动,并从强度、持时和频谱3个方面筛选出12组地震动参数用于表征分析地震动不同向分量间的相关性。首先,计算得到u-v(u、v为地震动两个水平向分量和一个竖向分量中的任意两个分量,u、v=x,y,z)向分量间12组地震动参数的Pearson线性相关系数、Kendall秩相关系数和Spearman秩相关系数。其次,结合柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫(Kolmogorov-Smirnov, K-S)检验和贝叶斯信息准则(the Bayesian information criteria, BIC)建立了12组地震动参数在x、y、z向分量上的最优概率模型。最后,利用BIC准则确定了u-v向分量间地震动参数的最优Copula函数,建立了u-v向分量间12组地震动参数的联合概率函数。结果表明：12组地震动参数相关性较好,但反应谱峰值对应周期参数在u-v向分量间的相关性和阿里亚斯强度参数在x-z向、y-z向分量间的相关性较低;通过Cop...