地震动参数与结构破坏关系的研究

本文以地震动参数对钢筋混凝土结构破坏的影响程度为研究对象，通过相关系数的方法评估对结构破坏影响程度最大的地震动参数。首先用所选地震记录计算一些地震动参数，然后对框架结构进行非线性分析得到结构的整体破坏指数。通过引入Pearson相关秉数，找出合理的．可靠的估计结构破坏的参数。结果表明，谱速度强度、峰值速度和能量密度能够很好地体现地震动对这类结构的潜在破坏势，因此谱速度强度，峰值速度和能量密度可用来估计结构的破坏。     

长持时地震动下RC桥墩地震反应分析

钢筋混凝土(RC)桥墩可能遭受长持时地震动的影响,并引起桥墩严重破坏.为揭示长持时地震动下RC桥墩的地震损伤破坏机理,基于OpenSees平台建立考虑混凝土与钢筋材料累积损伤的RC桥墩抗震数值分析模型.根据谱匹配原则筛选长持时地震动以及与之匹配的短持时地震动记录共计100组,对比分析了地震动持时对RC桥墩地震反应的影响,采用云图法进行了不同持时地震动下桥墩易损性分析.结果表明,剪跨比为6时,长持时地震动下桥墩的最大位移角、残余位移角、曲率延性系数分别是短持时地震动下桥墩反应的1.2～1.3倍、1.6～1.7倍和1.5～1.6倍.剪跨比为4时,桥墩最大位移角、残余位移角、曲率延性系数分别为短持时地震动下桥墩反应的1.6～1.7倍、2.3～2.9倍和2.1～2.6倍.PGA相同时,长持时地震动下桥墩不同损伤状态下的超越概率均大于短持时地震动下的损伤超越概率.长持时地震动将引起桥墩更为显著的损伤,在桥梁抗震性能评价中应该考虑地震动持时这一因素的影响.     

Northridge与ChiChi地震滞回耗能谱的比较

按场地类别和强震持时将水平向302条美国Northridge地震记录和339条台湾ChiChi地震记录的峰值进行规一化处理,分别采用双线型、半退化三线型和退化三线型3种恢复力模型,对单自由度(SDOF)体系进行弹塑性时程分析,研究结构动力特性和地震动参数对平均滞回耗能谱的影响.结果表明,平均滞回耗能值强烈地依赖于场地条件、强震持时和阻尼比等因素,恢复力模型和屈服强度系数对滞回耗能值的影响较小;滞回耗能值随强震持时的增长而增大,随场地特征周期的增长而增大,随阻尼比的增大而减小.Northridge地震和ChiChi地震的滞回耗能谱的形态和变化趋势相类似,峰值相差较小,由此提出了滞回耗能谱简化计算公式,并回归分析得到相关系数.     

美国加州Ridgecrest地震的地震动特性分析

为研究同一地震序列中两场震源相近,发震时间间隔较短的主要地震活动中获取的地震动时频特性的异同,选取了2019年7月美国加州Ridgecrest地震序列中震级分别为MW 6.4和MW7.1的两场地震,对比研究了两次地震中地震动参数随着震中距的衰减趋势,并与俞言祥模型进行了对比;讨论了这两个相近事件中地震动三要素(峰值加速度、反应谱和持时)的异同,重点分析了两条不利地震动的反应谱;通过希尔伯特-黄变换(HHT)获得地震动的HHT谱,分析了地震动能量在时间和频率成分上的分布特征.结果表明:大部分地震动参数的衰减趋势与俞言祥模型吻合较好;两场地震的反应谱基本相似;地震动HHT谱最大能量所对应的瞬时频率和地震动时程峰值加速度所在循环的峰-谷频率很接近;两次大地震相继发生可能会对结构造成更大的损坏.     

汶川地震中建筑物震害和地震动参数相关性研究

基于汶川地震现场调查获得的170个场点的建筑物震害指数,把建筑物分成砖混、穿斗、砖木、老旧和框架5类典型结构,分析了相同场点上砖混和其余4类建筑物震害对比和线性相关系数.结果表明,震害指数小于0.1和大于0.8时各类建筑物震害接近,而在0.2—0.6区间时震害差异明显,但总体上各类建筑物震害之间存在较高的相关性.为分析震害指数和强震动参数随距离衰减的相关性,进一步拟合了断层距小于500km的三分量峰值加速度衰减关系,对其归一化后同震害指数衰减的对比表明,峰值加速度衰减与砖混和砖木建筑物的震害指数衰减符合较好,与老旧建筑物的偏离较大.为提高可比性,本文还选取调查场点和强震动记录台站的经纬度位置相差均小于0.1°的57对数据,计算出加速度和速度峰值,以及加速度、速度和位移谱峰值,统计分析了这些峰值同震害指数之间的线性相关系数.本研究结果对抗震设计和震害指数与地震动参数之间的相互估计提供了有益参考.     

基于变形及滞回耗能的RC框剪结构地震损伤评估

为了研究RC框剪结构在地震作用下的损伤程度,通过引入基于结构广义刚度的构件重要性指标,提出考虑构件重要程度的地震损伤评估方法.首先,利用Perform-3D对RC框剪结构进行弹塑性时程分析,得到RC框剪结构的耗能分布模式.在此基础上,以地震变形、滞回耗能为基本参数,采用双参数构件损伤模型得到构件的损伤指数,利用基于构件重要性指标的楼层损伤模型得到楼层的损伤指数.最后,结合不同地震峰值加速度下结构的损伤指数、结构损伤程度与损伤指数范围的关系,评估结构在不同地震峰值加速度下的损伤程度.计算结果表明,考虑构件重要程度的地震损伤评估法,可以同时体现构件损伤程度与构件重要程度对楼层损伤的影响,可用于RC框剪结构的损伤评估.     

汶川地震触发崩滑与Arias强度关系研究

利用汶川地震获得的强震记录及诱发的大量崩滑数据,对地震触发滑坡和Arias强度的关系进行了研究,得到汶川地震在龙门山震区Arias强度可以触发崩滑的水平向下限值约为0.4m/s,上限值可以定为4m/s,研究区不同出露地层可以触发崩滑的Arias强度变化范围不同,平均下限不超过1.0m/s.对部署于龙门山断裂带的强震数据拟合,得到汶川地震龙门山震区Arias强度的衰减关系.利用衰减关系对地震触发崩滑影响区域的估计与实际情况比较吻合,表明综合了地震动记录的振幅、持时和频率信息的Arias强度参数与地震地表破坏程度关系更为密切.可以将Arias强度参数应用于震后地震触发崩滑等地质灾害影响区域的评估工作,评估结果较以烈度作为评估因子的结果更为集中,比较适合于震后应急期间灾害快速评估,可为应急救援决策和方案的制定提供参考信息.     

地震动潜在破坏矩阵研究

为了研究地震动各种属性参数和建筑结构反应之间的关联,该文计算了砌体和混凝土结构在地震动作用下的反应或损伤.经过对地震动参数和结构反应相关系数的计算,得到以下结论: 有效峰值加速度(EPA)与砌体结构、谱峰值速度(PSV)与低层框架的相关性较好;能够体现地震动持时特性的Arias强度与中层框架和高层砌体存在相关性;地震动峰值加速度(PGA)表现出与所有结构都非常好的相关性;2个能量参数达到了除砌体外与所有结构都非常好的相关性,和砌体结构的反应也存一定的相关性,但不如混凝土结构明显.     

远场大震对深厚覆盖土层地基上超高层建筑物的影响分析

建造在深厚覆盖土层上的超高层建筑往往受到远场大震的影响较大。为了探讨这一现象产生的原因,从远场地震记录特征及超高层建筑自身的动力特性进行了分析。通过汶川地震时西安远场记录,结合西安地区的地质构造情况,分析远场地震动特征,并对一幢超高层建筑进行远场地震反应分析,研究远场大震对这类长周期建筑物的影响。通过对地震记录的频谱分析可知:①远场地震具有相对较小的加速度峰值、超长的持时以及丰富的长周期成分;②远场地震动的卓越频率小于El Centro记录,远场地震动优势频率段远小于El Centro记录。通过时程分析可知:在地震动峰值相似的情况下,远场地震对超高层建筑的动力响应远大于El Centro记录。深厚覆盖土层上超高层建筑自振周期较长,易与远场大震的长周期成分接近而发生共振,其响应与一般地震不同,进行抗震设计时,应对遭遇远场地震的情况予以重视。     

在役结构抗震鉴定加固用地震动参数确定方法

为研究在役结构抗震鉴定加固用地震动参数的合理取值问题,以均匀泊松分布为地震发生的概率模型,给出不同地震风险中的结构应选用的抗震鉴定评估准则。考虑结构不同使用寿命及结构后续服役期内场地地震具有不同超越概率的影响,推导出各抗震评估准则下结构评估烈度在剩余使用寿命内的超越概率换算为设计基准期为50年的相当超越概率的计算公式;推导出各评估准则下水平地震影响系数最大值、地面峰值加速度与评估烈度之间的换算关系;给出结构在不同评估准则、不同剩余使用寿命下的抗震鉴定加固用地震动参数的调整系数。研究结果表明:研究能合理反映在役结构在后续服役期内的地震风险水平,对在役结构抗震鉴定加固的研究和应用有参考意义。     

钢筋混凝土框架发生局部破坏后抗震可靠度分析

采用结构的变形破坏准则,以基于不同抗震功能要求的结构最薄弱层间变形可靠指标作为参照指标,对钢筋混凝土框架结构发生局部破坏后的抗震可靠度进行了分析,并对不同的局部破坏模式进行了对比研究,以期找出对结构最不利的局部破坏模式,以及结构可以接受的局部破坏模式,从而为结构的抗震设计提供一些借鉴,另外,还提出了结构可靠度分析的近似简化方法。     

框架结构消能减震的试验研究

为了改善普通钢筋混凝土框架结构的抗震性能 ,本文根据结构控制的原理提出了一种新型消能减震框架 ,并综合利用不同的消能原理设计了 2种新型消能器 ,进行了 4榀消能减震框架和 3榀普通框架的低周反复荷载试验 ,对比研究了各类框架结构的破坏机理和滞回特性 .试验研究的结果表明该消能减震框架结构具有良好的抗震性能和较广泛的工程应用前景 .     

尼泊尔8.1级地震加德满都—樟木沿线民居震害调查与分析

为了分析尼泊尔地震中山区公路沿线自建民居的震害,在对加德满都-樟木口岸公路沿线民居震害调查的基础上,详细介绍了框架结构和砌体结构自建民居的特点,按照地震直接灾害和次生灾害,总结了这2种自建民居结构的震害特征,给出了其地震破坏比例.框架结构基本完好的比例是砌体结构的3倍多,而中等破坏、严重破坏和毁坏的比例约为砌体结构的1/2.根据震害调查和统计分析,得到以下结论:自建框架结构虽未经过正规设计,不满足尼泊尔建筑规范的相关要求,施工质量也比较欠缺,但破坏程度小于自建砌体结构;随公路海拔的升高,沿线民居的震害程度有加重的趋势;山区地震导致的次生灾害对沿线民居建筑的破坏比较严重.     

体外预应力混凝土风力发电塔地震易损性分析

以体外预应力混凝土风力发电塔为研究对象,采用纤维梁柱单元,建立了非线性有限元分析模型.基于pushover分析结果定义了4个损伤状态限值.选取20条真实的地震动记录进行增量动力分析,分别以水平位移角和地面加速度峰值作为结构地震需求参数和地震动强度参数,基于对数正态分布假设回归分析建立了概率地震需求模型.形成了体外预应力混凝土风力发电塔的易损性曲线,并对发电塔地震易损性进行评估.结果表明:体外预应力混凝土风力发电塔可满足7度设防区抗震设防要求,而在8度罕遇地震下有一定概率发生严重或完全损伤.     

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...     

高墩大跨桥梁结构的脆弱性分析

采用大型有限元分析软件,对中国西南某铁路特大桥8#墩进行了静力弹塑性（Pushover）分析,得到了结构能力曲线,并以谱加速度和残余位移漂移比作为地面运动强度度量参数和工程需求参数,对高墩大跨桥梁结构进行了脆弱性分析。分析结果表明：当其他条件相同时,随着界限状态的提升,结构要达到相同的概率所需的地面运动强度呈递增趋势;当地面运动作用强度相同时,基阶加载模式计算的脆弱性曲线低估了结构的抗震性能,而均布和SRSS组合加载的脆弱性分析又过分高估了结构的抗震能力。     

基于概率情景的多场点系统地震风险分析方法

该文针对传统地震危险性分析方法面向多场点系统(诸如某一区域内多个建筑、某个基础设施网络)整体地震风险计算时的局限性,提出了基于概率场景的多场点地震风险分析方法。该方法首先结合地震潜在震源的震级概率分布函数以及地震动预测公式,并考虑地震动空间相关性模型,通过随机模拟生成大量的概率地震情景(地震动分布图),在地震情景集及相应概率信息的基础上对一些典型的多场点系统,例如独立多场点系统、串联多场点系统、并联多场点系统等进行了系统风险分析。并通过对比分析单场点与多场点系统的地震风险,对比分析考虑和不考虑地震动估计误差空间相关性两种情况下的多场点系统地震风险,最终得出了三种类型多场点系统地震风险表现的不同特征。结果表明:不考虑空间相关性会导致独立多场点系统高估低水平损失的概率、低估高水平损失的概率;会导致串联系统风险估计整体偏高;会导致并联系统风险估计整体偏低。     

填充墙钢筋混凝土框架结构简化分析模型及抗震性能系数研究

对结构进行动力和静力分析时,构件单元和模型的准确性将直接影响到分析结果。为在建立填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架简化模型时选择合适的单轴材料与简化模型,使用OpenSees基于三种单轴材料与四种填充墙简化模型结合填充墙RC框架试验对模型的准确性与适用性进行了对比分析。根据对比结果建立填充墙RC框架结构模型,采用Pushover方法对结构进行了整体抗震性能系数的分析。结果表明：Hysteretic材料可以准确地模拟滞回曲线的形状及峰值承载力;单撑杆模型对填充墙的峰值承载力、割线刚度、残余变形模拟较准确;五撑杆模型对对填充墙的峰值承载力与初始刚度模拟较准确;满布布置的填充墙可增大RC框架结构的整体抗震性能系数,底层不布置填充墙会明显导致结构整体抗震性能系数的降低。因此,仅研究填充墙平面内问题时选用单撑杆模型即可,在设计时要考虑填充墙的布置,避免出现底部薄弱层而影响整个结构安全。     

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.     

框架柱试验结果的震害指数计算模型比较

基于钢筋混凝土框架柱试验研究结果和恢复力模型,对国际上较常用的3个震害指数计算模型进行计算．通过对3个不同轴压比框架柱试件基于不同震害指数模型计算结果的比较,分析所选用震害指数模型在评估钢筋混凝土构件破坏状态方面存在的优缺点．在此基础,提出震害指数研究的发展方向和建议．