汶川县水磨镇地震动场模拟

目的 笔者以四川省汶川县水磨镇作为区域研究对象进行村镇区域地震动场模拟,为村镇区域的防震减灾提供理论依据。方法 采用随机有限断层法与概率法得到地震动加速度反应谱;并基于弹性波动理论方法,通过该区域各点的地震动平动分量推演得到地震动扭转分量,建立基于地震动扭转分量的地震动场模型。结果 通过地震危险性分析得到了该地区50年超越概率63%的地震烈度为6.3度,PGA=60 cm/s²;超越概率10%的地震烈度为8.0度,PGA=205 cm/s²;超越概率2%的地震烈度为9.1度,PGA=361 cm/s²;超越概率0.5%的地震烈度为9.7度,PGA=593 cm/s²。结论 通过对比基于地震动平动分量和扭转分量的地震动场模型可以看出,地震动扭转分量的影响不容忽视,在预测村镇区域地震风险及村镇建筑抗震设计及分析时应考虑地震动平动分量和扭转分量的综合影响。     

地震动各分量间的谱矩阵

地震动各分量间的谱矩阵李宏男（土木工程系）关键词地震动；转动分量；谱矩阵分类号：Ｐ３１５．０１大量震害分析表明，地震时的地面运动不仅存在着平动分量，而且存在着转动分量（三个平动分量和三个转动分量，如图１所示），即地震动是多维的。因此，在多维地震动作用...     

汶川地震近场区转动分量统计分析

通过选取汶川地区I类、Ⅱ类和Ⅲ类场地共25个台站的地震记录按照平动分量和转动分量的关系计算得到相应的摇摆分量和扭转分量,并进行了统计分析.根据选择的地震记录得出以下的结论:①转动分量和平动分量的相关性很大;②在平动分量峰值相同的条件下,场地越软摇摆分量越大;③扭转分量约为摇摆分量的一半;④转动分量的衰减较慢.     

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...     

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     

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。     

地震动扭转分量对基础隔震结构响应的影响

讨论了获得扭转地震加速度的原理,并通过编制Matlab程序获得了LIMON COSTA RICA地震波的绕z轴扭转加速度分量。对一个12层基础隔震结构进行ANSYS软件时程分析,对结构模型输入LI-MON COSTA RICA地震波扭转加速度分量以及平动加速度分量,进行时程分析,研究结果表明:地震动绕z轴扭转分量对隔震支座的影响很小,以后还需针对不同的结构类型和地震动做更多的研究。     

双向地震动下单层偏心体系基于IDA的地震易损性分析

考虑实际地震动的多维性以及偏心引起结构多分量反应的耦合作用,建立了屈服准则符合二维屈服函数三自由度的单层偏心体系模型。选取了24组双向地震动记录作为水平激励进行增量动力分析。以地震峰值加速度为地震强度参数,分别以x分量的延性系数μ和扭转分量的最大扭转角θ为抗震性能参数建立平动能力曲线和扭转能力曲线。分析了偏心率e/r、频率比Ω_θ和场地类别等对两种能力曲线的影响。结果表明:e/r和Ω_θ对单层偏心体系平动反应的影响可忽略不计,但对扭转反应的影响明显。失效指标相同的前提下,场地土越硬,相同地震强度下的单层偏心体系抗震失效的概率越低。     

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。     

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。     

两种典型空间结构多维多点激励下抗震分析

采用三角级数法模拟生成满足给定的相干函数和考虑三维地震分量相关性的非平稳人造地震动,基于直接输入位移法建立了地震动多维多点激励时程分析模型.选取两种典型大跨度空间结构为研究对象,分别计算分析了两种结构在地震动一维一致激励、一维多点激励和多维多点激励下的反应,并对多维多点激励下不同视波速情况引起的结构反应进行了对比分析.分析结果表明:地震动多点激励下两类结构大多数杆件的最大受力大于一致激励作用,多维多点激励下杆件内力计算结果与单维多点激励下的结果变化规律基本相似,单维多点激励给出偏于不安全的结果,不同的地震波视波速情况多维多点激励作用对大跨度结构地震反应影响很大.     

覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响

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400 m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。     

220kV北兴输变电变电工程地震安全性分析

通过对220kV北兴输变电变电工程区域地震地质背景,近场区地震构造与地震活动性分析,结合工程场址地震地质条件．对工程场地进行了地震危险性分析和计算。运用地震危险性概率分析的方法,分别给出了场址50年超越概率63％、10％和2％的基岩地震水平加速度值,并在此基础上通过土层非线性地震反应计算分析,给出场地设计地震动加速度反应谱及地表水平向地震影响系数．确定了该工程场址抗震设防参数,为该输变电工程建设抗震设计提供了科学依据。     

双向地震动作用弹塑性反应谱研究

在基于性能/位移抗震设计中,弹塑性反应谱在计算结构地震位移反应方面越来越受到重视.考虑实际地震动的多维性和结构非线性反应空间耦合特性,研究并建立了双向地震动作用弹塑性反应谱模型,将其定义为在两个相互垂直的主轴方向上分别具有水平平动自由度,恢复力特性满足二维屈服面模型的理想弹塑性单质点系统,分别承受双向和单向地震动作用,在同一主轴方向上的最大位移反应之比.给出了一种等强度折减系数的弹塑性谱.通过硬土场地10组双向地震动记录等强度折减系数谱的统计平均结果,分析了结构周期、强度折减系数和阻尼等因素对谱值及结构双向地震反应的影响.结果表明,双向地震动作用相对单向地震动作用主要增加结构较长周期方向的最大位移反应;若增加结构较短周期方向的设计强度,可在一定程度上降低双向地震动不利影响;因定义的谱为比值形式,阻尼对其影响不大.     

由地震危险性分析估计场地地震动持续时间

基于地震危险性概率分析法,采用能量持时定义和经验预测方程,以某城市商务区为例,计算了不同设防水准下场地的地震动持续时间.计算结果表明,随着设防水准降低,地震动持续时间增大,预测的持续时间与场地设防水准相对应,具有工程应用价值.     

南京河西地区软土场地地震动参数研究

根据南京河西地区所处的地震地质环境、地震活动环境及基岩地震动衰减规律，对所选取的某个型工程软土场地，进行了地震危险性分析，给出了基岩地震动参数；对场地的地震动效应进行了研究，给出了50a及100a超越概率水平为63％、10％和3％的场地地震动参数，该成果对河 西地区的工程抗震设计有一定的参考价值。     

水平-摇摆地震动下具有悬吊质量结构反应分析

对水平-摇摆地震动作用下具有悬吊质量结构体系进行了试验和理论研究,推导了其动力方程,方程中考虑悬吊质量转动惯量的影响.探讨了一种改进的摇摆分量确定方法,获取了地震动摇摆分量时程.以某具有悬吊质量的阀厅结构为原型,进行了1∶10缩尺模型振动台试验,研究了具有悬吊质量结构在水平、摇摆和水平-摇摆耦合地震动作用下的地震效应.试验和理论研究结果表明:相对于单一水平地震动,悬吊质量对摇摆分量产生的地震效应影响更加明显;当索长较短时,悬吊质量对主体结构的减震效果较好,但拉索动拉力幅值较大,在实际工程设计中应予以重视;摇摆分量产生的地震效应已成为一个不可忽略的因素,随着结构总高度的增加,结构体系由摇摆分量产生的动力响应的比例将进一步增大.     

在地震动水平与摇摆分量作用下高层结构随机地震反应

根据地震作用的概率统计特征，研究剪切型高层结构在地震动的水平与摇摆分量联合作用下的随机反应。建立了在地震动水平与摇摆分量联合作用下高层结构的振动方程，推导出在平稳随机地震作用下结构体系的反应功率谱密度函数，得到结构体系反应的各项统计特征量计算表达式。在此基础上，编制相应的计算机程序，对实际结构进行数值计算。研究结果表明：地震的摇摆分量对高层结构的位移影响较大，不可忽视。     

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...