钢筋混凝土结构抗震强度折减系数的谱分析

为了量化结构抗震能力与结构抗震强度需求的关系，文中从理论上分析了强度折减系数与地震动参数和结构特征参数问的关系；通过弹塑性动力时程分析，研究了单自由度体系在地震作用下不同场地类别、位移延性水准、自振周期以及阻尼比对强度折减系数的影响．结果表明，以上参数对强度折减系数的影响十分显著．文中还基于不同场地类别中强度折减系数的统计平均值，通过非线性回归分析给出了单自由度体系抗震强度折减系数谱的简单公式，从而为基于位移的抗震设计提供了有益的参考．     

强震作用下混凝土框架结构的地震失效模式

汶川地震之后通过大量的震害调查发现,许多按照抗震规范"强柱弱梁"准则设计的钢筋混凝土框架结构并没有出现预期的"全梁铰式"理想失效模式。采用20条地震动记录作为输入来考虑地震动的不确定性,基于OpenSees分别对钢筋混凝土结构进行地震动相同、峰值加速度不同和地震动不同、峰值加速度相同两种工况下的结构失效模式分析,分析了地震动不确定性对结构失效模式的影响。给出了按中国规范设计的钢筋混凝土框架结构在大震、巨震作用下的失效模式。     

基于位移的结构抗震设计方法探讨

根据钢筋混凝土框架结构的受力特点,把其等效为单自由度体系,推导等效单自由度体系的等效参数,阐述了直接基于位移的抗震设计方法的思路.将结构的性能划分为功能完好、功能连续、破坏控制、损失控制及生命安全5个性能水平,并用层间位移角限值予以量化.通过实例分析表明,基于位移的抗震设计比基于强度的抗震设计更能有效地把握结构在未来地震作用下的行为,同时该方法能对不同的性能目标进行多目标设计,满足业主对不同抗震设防目标的要求.     

不同场地类别条件下框架结构地震响应的方向差异性研究

结构地震响应与所在场地的土层条件密切相关，而水平双向地震动作用方向的差异也会导致结构不同方向震害的差异.基于设计反应谱，选取了20组实际记录的水平双向地震动，针对基岩（Ⅰ0）、Ⅱ类以及Ⅲ类场地，对五层钢筋混凝土框架结构在双向地震动作用以及场地土层非线性效应共同影响下的地震响应进行分析，研究场地效应对地表地震动方向性以及上部结构地震响应方向性的影响.研究表明：在结构抗震设计时，不仅要考虑场地效应引起的地表地震动放大，还需要考虑场地效应引起结构地震响应的最不利方向以及方向差异性相比于基岩地震动作用时的变化；仅考虑出露基岩地震动输入的结构地震响应分析往往不安全，且忽略了场地效应对结构地震响应最不利方向的影响.     

地震动持时预测方程的最新研究进展

地震动持续时间对震害的影响已不容忽视,超过一定强度的地震动持续时间可能是造成非弹性结构过度破坏和场地震害程度加重的主要原因．然而,由于长期没有公认的持时定义和广泛适用的持时预测方程,目前几乎所有的工程抗震设计中均还没有考虑持续时间的影响．总结了持时定义和预测方程的最新研究进展：介绍了用Heaviside阶梯函数分别表示括号持时、一致持时和重要持时的定义;还介绍了最近提出的全面考虑各类影响因素、更具代表性和适用性的3个持时预测方程;预示不远的将来地震动持续时间的影响必将在地震安全评价和工程抗震设计中予以考虑．     

基于能量抗震设计地震动强度指标研究

文章选择694条不同场地类型的地震动记录作为地震动输入,计算了弹性和弹塑性单自由度体系和6个不同自振周期的多自由度结构能量反应;提出表征地震动输入能量特征的强度指标Ie,对该指标和14个已有强度指标与结构能量反应的相关性进行了分析。结果表明:与速度有关的强度指标和结构能量反应之间具有较高的相关性;对于不同周期结构,强度指标Ie与结构能量反应之间均具有较好的相关性,可以作为较合理的地震动强度指标用于基于能量抗震设计方法。     

钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构概率地震易损性评估研究

为了研究钢管混凝土(CFST)框架-屈曲约束支撑(BRB)结构的抗震性能以及地震动持时对结构概率地震易损性的影响，基于能量平衡的塑性设计方法，设计了9层框架支撑结构．选取其中一榀单层单跨的框架支撑试件进行了低周循环加载试验和数值分析．采用Open Sees程序建立了9层典型三跨子结构的弹塑性分析模型；通过增量动力分析法得到了结构在不同工程需求参数和地震动强度参数下的易损性曲线，分析了地震动持时对结构抗震性能的影响．研究结果表明：试件的水平荷载-位移滞回曲线饱满，耗能稳定；结构90%的塑性变形耗能集中于屈曲约束支撑；整体损伤因子(ODI)可以较好地反映地震动持时对框架支撑结构累积损伤的影响；长持时地震动下结构的倒塌中位值比短持时的低24%．以ODI为工程需求参数时，考虑地震动谱加速度和重要持时的地震动强度综合指标I_NP-D表现出更优的实用性、有效性、充分性和调幅鲁棒性．对于I_NP-D，罕遇地震水平下，长持时地震动下的ODI超越0.2和0.4限值的概率分别是短持时的1.74和5.0倍，因此建议钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计和分析应关注...     

基于单位脉冲响应的人造地震波模拟和结构抗震随机模拟分析

提出了基于单位脉冲解析响应的显式时域法,将其应用于模拟与我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中规定的反应谱吻合的人造地震波和建筑结构的抗震随机模拟分析.首先推导了单自由度和多自由度动力系统基于单位脉冲解析响应的显式时域表达式;然后将单自由度系统的显式时域表达式应用于求解地震动的随机动力方程,利用其能快...     

考虑SSI效应的适用于风电结构设计的地震反应谱

针对风电结构的低阻尼特性及设计反应谱未考虑土-结构相互作用（Soil-structure Interacton，SSI）的问题，提出了考虑SSI效应的适用于风电结构设计的地震反应谱. 选取具有不同场地特征的3 034条地震动，并按照建筑抗震规范进行场地分类；基于无质量集总参数模型，建立了风电结构考虑SSI效应的单自由度分析模型. 基于大样本地震动结果的统计分析与非线性最小二乘技术，形成了新反应谱的规范形式. 分析表明，对于低阻尼比，新反应谱值大于规范谱值，比传统采用建筑抗震规范反应谱的计算更加安全. 提出的新反应谱概念清晰、形式简便，可为风电结构的抗震初步设计提供依据.     

基于多因素分析的抗震结构阻尼耗能研究

阻尼耗散能量是基于能量性能抗震设计方法的重要指标,需要深入研究不同的地震动和结构特征参数下阻尼耗能的分配特征.以3种场地下的214条近断层地震记录为输入,以简化为理想弹塑性(EPP)、双线性(BL)和刚度退化(SD)滞回模型的单自由度体系的抗震结构在大量近场地震作用下的阻尼耗能分析为基础,从地震动特征和结构特性参数两种角度分别定量讨论了多种因素对结构阻尼耗能比值谱的影响规律.分析表明,场地土类型和断层距对阻尼耗能比的影响并不明显,持时和地震动峰值加速度在不同的周期和延性条件下对阻尼耗能分布比例有一定程度的影响,决定阻尼耗能分配比例的主要因素是结构阻尼、变形延性系数和结构自振周期.通过与计算结果的对比,指出了Akbas所建议计算方法存在的不足.研究成果对于探讨提高阻尼耗能的有效方法,发展基于能量原理的结构性能抗震设计方法具有参考价值.     

断层破裂速度对地震动影响的离散波数有限元法模拟

地震断层的破裂速度是断层破裂过程中的一个重要参数,它对近场地震动及其空间分布,特别是近场地震动的方向性特征有着重要的影响．为从理论上分析断层不同破裂速度对地震动方向性效应的影响,根据设定地震和根据统计关系得到的震源参数,采用离散波数有限元方法数值模拟不同破裂速度下地表观测点的地震动时程,分析地震动的峰值、反应谱和持时3个基本参数及其空间分布特征．研究表明：在地震马赫数为0．700～0．925的破裂速度范围内,断层破裂值均会使地震动及其分布呈现明显的方向性特征;断层破裂前方的地震动峰值和反应谱值大于破裂后方的地震动值,地震动持时则相反;在断层破裂方向的末端一定距离内存在一个典型的区域,在此区域内的地震动显著受到方向性的影响和控制,其地震动峰值和反应谱值显著高于其他区域,而持时则低于其他区域．总之,破裂速度对地震动及其分布的方向性特征有重要影响,随着破裂速度逐渐接近于剪切波速,地震动的方向性特征也越来越明显．     

建筑抗震设计中地震动参数选取的法律要求探讨

依据我国建筑抗震设计的相关法律,对"建筑抗震设计中地震动参数的选取"进行了探讨。结果表明:根据法律要求,当"地震安全性评价报告"中的地震动参数与《建筑抗震设计规范》中的地震动参数不一致时,应该采用两组地震动参数分别进行计算,并按两组地震作用效应的较大值(包络值)进行抗震设计。     

震中矩对水平向能量持时的影响分析

详细的分析了震中矩对持时的影响,其中持时是以70%能量持时为研究对象.利用美国强震记录,在Ⅱ类场地上,对震级和震中矩进行分组,研究在每一组内的平均能量持时,进而得出持时与震中矩之间的关系.通过研究发现,随着震中矩的增大,持时相应的变长,但是当震级较大时(7级),持时有变短的趋势;同时震中矩对持时的影响在两水平方向上都是非常明显的,总体而言东西向的值要大于南北向的值,表现出较强的方向性.     

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.     

震中矩对竖直向地震动持时的影响

详细的分析了震中矩对竖直向地震动持时的影响,利用美国强震记录,在Ⅱ类场地上,对震级和震中矩进行分组,研究在每一组内的平均能量持时,进而得出持时与震中矩之间的关系,通过研究发现,在不同震级时表现出来的规律性不同,但总体而言随着震中矩的增大,持时相应的变长,另外,震级对持时的影响也较大,不容忽视.     

地下结构对场地和地表建筑地震响应影响分析

地铁车站等地下结构的建设,必然会引起场地土层以及临近建筑物的地震动力响应发生变化.为研究此种影响,以某典型地下车站结构为研究对象,引入了土体的非线性本构模型,同时考虑了结构与土接触面特性和地基无限域的影响.计算结果表明:由于地下结构的存在,地表一定范围内的地震动设计参数被显著放大;临近地表建筑的位移响应、框架柱剪力响应也均被显著放大.建议在地铁等地下工程的规划和设计时考虑工程建设后对地表设计地震动的影响.     

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...     

大型储罐工程抗震设计交互系统的构建

为了满足大型储罐抗震设计的地震动响应数据需求,基于有限元法建立大型储罐有限元数值分析模型,采用时程分析法获取大型储罐抗震设计地震动响应数据,构建抗震设计地震动响应数据库。针对大型储罐结构抗震设计需要,设计大型储罐工程抗震设计交互系统,实现工程技术人员在四类场地、三种抗震设防烈度下的大型储罐结构抗震交互设计,提高了大型储罐抗震设计的效率。     

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.