表层土剪切波速的不确定性对地表设计谱平台值的影响

土层剪切波速对地表反应谱有重要的影响。选取构建了不同场地类别的235个场地地震反应模型,人工合成了12条强弱及频谱特性不同的加速度时程,运用一维土层地震反应的等效线性化波动方法,研究了不同地震动输入下表层土剪切波速的不确定性对设计谱平台值的影响,统计给出了表层土剪切波速的变异率与地表设计反应谱平台值间的经验公式。结果表明:地表设计反应谱平台值与表层土剪切波速的变异率呈负相关关系,即随表层土剪切波速变异率的增大而减小;不同地震波输入条件下各类场地类别地表设计谱平台高度与表层土剪切波速变异率的数学模型为一阶指数函数。

抗震设计谱的发展及相关问题综述

抗震设计谱是地震荷载的表征和工程抗震设计的基础。首先对国内外抗震设计反应谱的发展、演变进行了阐述,指出现今反应谱理论以及在此基础上建立的抗震设计谱所取得的进展;总结了被广泛使用的各种抗震设计谱所存在的问题,指出了解决问题的可能途径,简要介绍了双规准反应谱的概念和统一设计谱的思想;探讨了抗震设计谱的发展趋势以及所涉及的新课题。

用概率推断法确定多工况二维疲劳设计谱的载荷最大值

对各工况下的二维疲劳载荷,采用权系数的方法,合成并获得了多工况下的二维载荷联合概率密度函数。并由超越概率10-6对载荷进行外推,研究了确定多工况下二维疲劳设计谱中载荷最大值的概率推断——最速下降法的计算方法和步骤。实例的分析与比较,说明该方法是合理的和准确的,并由载荷最大值的分级和计算,编制了多工况下的8×8的二维疲劳设计谱。

核电厂抗震设计谱确定方法分析

抗震设计谱是核电厂抗震设计的主要依据。核电设计谱的表达多采用直线分段式方法,一般由固定的设计谱形与具有一定保证概率的地震动幅值共同组成。简要回顾核电设计谱的发展历程,对核电设计谱的主要确定方法进行比较和分析,探讨统一危险性谱在核电抗震应用中的问题。基于近期发生的强震动数据库,按4种设计谱标定方法分别计算设计谱以及反映设计谱稳定性的规准伪速度谱谱比曲线。分析结果表明,基于双规准反应谱的设计谱在速度控制段的谱值明显偏高,直接基于伪速度谱的设计谱标定方法具有稳定性优势。最后,为我国核电设计谱进一步研究工作的开展提出些许看法和建议。

近断层地区抗震设计谱研究

预测近断层地区的抗震设计谱可以为该地区工程结构的抗震设计提供依据.通过对28条具有明显方向性效应特征的近断层地震动峰值速度、速度脉冲周期的统计分析,给出了估计近断层方向性效应脉冲地震动峰值速度和脉冲周期的经验关系式.对2种场地上脉冲地震动ATv/V的研究表明,岩石场地上的ATv/V值明显大于土层场地的ATv/V.基于近断层地震动的这一特征,建议了岩石和土层场地的等效脉冲地震动模型.基于脉冲地震动参数的经验关系式和简单的脉冲地震动模型给出了近断层地区岩石和土层场地上考虑方向性效应影响的设计谱.与规范设计谱的比较结果表明,我国设计谱的取值偏低,尚需考虑近断层脉冲型地震动的影响.

基于总输入能量谱与瞬时输入能量谱的设计谱修正

地震动中的长周期成分对长周期结构的影响不容忽视,现行的设计反应谱为了保证长周期结构抗震设计具备保守性,人为增大了特定频段和特定场地条件的谱值。针对目前设计谱的不足,依据线性单自由度体系的地震动总输入能量谱和瞬时输入能量谱,对规范反应谱5T_g^6s直线下降段提出调整方法。从具有速度脉冲特征的长周期地震记录中选出能量谱值最大的地震记录加以说明,得到修正后的加速度谱与相应的拟速度谱和位移谱。建议的反应谱修正方法综合体现了总输入能量与瞬时输入能量的特征,对于工程结构设计具有重要的理论意义和实用价值。

博物馆结构隔震前后楼层反应谱及设计谱

为得到博物馆隔震前后的楼层反应谱及设计谱以进行附属结构的防震设计,首先建立了非隔震、隔震两种博物馆结构有限元模型,并通过环境振动测试验证模型的准确性.然后选取了7条罕遇地震波进行时程分析,通过加速度峰值、频谱两参数进行隔震前后的楼层波及其与地震波的差异分析.进而将楼层波作为输入,通过MATLAB程序计算非隔震、隔震结构对应的楼层加速度反应谱,并根据地震抗震设计谱理论拟合用于附属结构设计的楼层设计谱.研究结果表明:有限元模型的动力特性与振动实测结果吻合较好;隔震后楼层加速度峰值较非隔震峰值降低约75%,楼层波卓越频率均与两种结构对应的自振频率相吻合,结构起主控作用;楼层反应谱是地震波与主结构共同作用的结果,反映二者的特性;最后得到了加速度标准化设计谱曲线及数学表达,隔震前、后设计谱划分区段不同,非隔震楼层设计谱有1个平台段,隔震楼层设计谱有2个平台段,设计谱研究成果可用于不同结构内部展陈等附属结构的防震设计.

近断层区的输入能量设计谱及其在基于能量抗震设计中的应用

研究并确定输入能量设计谱是建立基于性能抗震设计和评估能量方法的必要基础。选取断层15km投影距离内的224条强震记录讨论场地类型和断层距等因素的影响,建议了近场地震的输入能量设计谱(EIDS),在与实际记录及日本等国已有抗震规范比较后表明,所建议的设计能量谱能较好地反映近断层区潜在能量需求,在此基础上形成了基于能量的桥梁结构抗震评估设计方法,并用3座实际RC桥墩进行算例验证证明了所建议方法的可行性,表明基于既有抗震规范设计的桥梁结构仍有必要进行考虑近断层效应的耗能能力验算。

基于中国规范的近断层区竖向抗震设计谱研究

针对近断层区结构抗震设计缺乏专门竖向抗震设计谱的现状,以近断层竖向地震动为研究对象,基于《建筑抗震设计规范》,开展近断层区竖向抗震设计谱的研究。选取198条近断层脉冲型地震动的竖向分量,分析得到实际近断层地震动竖向反应谱,将计算得到的反应谱与中国抗震规范中的近断层竖向设计谱进行了对比。研究结果表明,中国抗震规范未充分考虑近断层竖向地震动的特点,表现为部分周期段上规范设计谱的谱值小于实际近断层竖向地震动反应谱,难以保证近断层区结构具有足够的抗震安全性。根据近断层竖向地震动的分析结果,基于中国抗震规范设计谱的基本形式,提出了谱值放大系数取1.5、特征周期下限取0.40 s(多遇地震)和0.45 s(罕遇地震)及减小曲线下降段衰减系数的修正方法。该竖向抗震设计谱工程应用简便,可为近断层区的结构竖向抗震设计提供参考。

基于实际记录检验的近断层区结构抗震设计谱研究

由于长周期大幅值脉冲型运动效应、方向性效应等显著特征,近断层地震动和远场地震存在明显差别,近场区的设计地震动需专门研究.文中建立了包含世界范围内23次主要地震事件中338条水平向记录的近场地震动数据库,对中、美相关的代表性抗震规范的设计反应谱进行了场地分组下的实际地震动检验,表明现行各规范与近场需求存在较大差别,难以直接适用于近断层区的结构抗震设计.通过引入考虑近场地震动效应的近断层系数、衰减指数,分别对设计谱平台高度和中、长周期段衰减速率进行修正,并通过对特征周期的取值进行调整,给出了适用于近断层地区结构水平向抗震设计谱的建议.对比检验表明,所建议的设计谱和实际近断层记录分组均值谱吻合较好,并与代表性的跨越断层区典型高速公路桥梁桥址抗震设计谱相一致,可适用于近断层区域工程结构的抗震设计.

适用于我国抗震设计规范的位移设计谱方法

由于位移参数更能科学、直观地描述建筑结构的抗震水平,基于位移的抗震设计法已成为地震工程领域研究的热点。位移设计谱是基于位移的抗震设计方法中确定地震作用的重要参考依据,但我国现行抗震设计规范(后简称规范)中尚未有关位移设计谱的相关规定。为便于实际应用,该研究基于实际地震动位移反应谱的特征,提出一种能够适用于规范的位移设计谱法;该方法未对规范参数作任何调整,仅增加了控制点周期T_(D)和峰值地面位移(peak ground displacement,PGD)两个参数,且所增参数与规范相关参数具有一一对应的关系。鉴于基于力的抗震设计在工程实践中仍占据主导地位,该研究给出的位移设计谱可与加速度设计谱互相转化。为避免与规范矛盾,当周期小于5T_(g)(场地特征周期)时,加速度设计谱与规范加速度设计谱一致;在长周期段,位移设计谱能反映地震动平均位移反应谱的主要特征,且加速度设计谱与平均加速度反应谱吻合。试验表明,该研究工作能服务于基于位移的抗震设计方法的工程应用,为规范中设计谱相关内容的修订提供指导意见。

双规准反应谱与统一设计谱理论

双规准反应谱的概念和统一设计谱的理论是基于当前各类结构抗震规范设计谱普遍存在的不确定性和现有大量强震记录由于信息不完备而得不到有效利用的现实提出的.首先给出了地震动双规准加速度反应谱的概念,分析了双规准加速度谱在表征地震动频谱特性方面与传统反应谱相比较所具有的新特点,探讨了双规准加速度谱用于建立抗震设计谱的构想和方法;其次,叙述了双规准拟速度反应谱的概念,通过对典型近断层地震动双规准拟速度谱的分析,将双规准拟速度谱应用于近断层设计谱的确定中;最后,针对双规准反应谱在表征地震动一致特性方面的突出优势,提出了基于双规准反应谱发展统一设计谱理论,并建立新一代抗震设计谱理论体系的设想.

基于双规准反应谱的抗震设计谱

以千余条水平分量地震动记录为数据基础,考虑场地条件,距离和震级的影响,对地震动的加速度规准反应谱和双规准反应谱进行了研究.规准反应谱明显受到场地条件,距离和震级的影响,但场地、距离和震级影响下的平均双规准谱之间却表现出良好的一致性,基于此建议了统一的双规准设计谱模型.考虑阻尼比的影响和与现行规范设计谱的衔接,建议了可供工程设计参考使用的抗震设计谱,并与现行规范设计谱进行了比较.

基于PSHA的核电厂近断层抗震设计谱构建方法

核电是一种高效、清洁的能源,随着核电厂未来向内陆区的发展,其可能会遭遇到近断层地震动的影响,但是目前我国核电厂抗震规范设计谱并未考虑近断层地震动。该文首先基于大量实际近断层脉冲型和相应无脉冲地震动记录,研究了脉冲对反应谱的放大效应,建立了修正的近断层脉冲放大系数模型;继而将地震动脉冲效应引入到近断层概率地震危险性分析中,并基于设定断层模型,给出了不同场地类型的一致危险性反应谱;通过对地震危险性结果的分解,分析了对场地最危险震级和距离,并将结果引入地震动衰减关系中得到设计谱,最后通过近断层脉冲放大系数对设计谱进行修正,得到考虑近断层脉冲效应的核电厂抗震设计谱。通过研究,建立了一种基于概率地震危险性分析框架下,考虑近断层脉冲型地震动的工程场地核电厂抗震设计谱的构建方法。

基于近期大地震特征的核电站设计谱

为了评价现行核电站抗震设计反应谱的安全性,基于汶川和集集2次大地震基岩场地的强震动记录,通过对地震动主要参数和反应谱的分析,提出了基于规准和双规准伪速度反应谱不同区段特征确定目标地震设计谱的方法,给出了基于2次地震目标谱的距离相关核电设计谱,并与规范谱进行了比较.分析结果表明:大地震地震动具有长持时、长周期性的特点;地震动幅值率A/V小于规范取值,而设计谱速度控制段拐角周期明显大于规范设计谱取值,使得速度控制段明显向长周期段偏移;加速度控制段的谱值低于规范谱,而长周期段的谱值明显高于规范谱,速度控制区的放大系数比规范谱大.

舰用设备设计谱、考核谱及其实现方法分析

真实再现舰船水下爆炸冲击环境是舰用设备设计和考核的前提。分析了实船水下爆炸响应的时域和频域特征,介绍并评述了设计谱、考核谱的分析方法的现状及其局限性。给出了时域实现的转化方法和路径,并对典型舰用设备进行了数值仿真。研究表明:实船水下爆炸响应可分为冲击波阶段和气泡脉动阶段,且具有三折线谱的特点。基于位移、速度和加速度等效,结合过冲分析,可以从冲击谱得到相应波形的参数。不同安装基础的设备,冲击考核实现方式有一定差异。

上下盘地震动对我国核电厂抗震设计谱的影响

随着我国中西部地区对能源需求的逐渐增大,内陆核电厂的建设势必会提上日程,但是我国中西部地区地震活动性较强,核电厂可能会受到潜在地震的威胁。而目前我国的核电厂抗震设计谱构建于上世纪九十年代,其并没有考虑近断层地震动上下盘效应的影响。因此为了确保核电厂的安全,必须研究上下盘效应对核电厂抗震设计谱的影响。该研究采用七次国内外典型地震的上下盘记录,基于我国核电厂抗震设计谱中所采纳的郭-王方法,分析了不同区域地震动对设计谱的影响。结果表明短周期段,上盘区域记录的反应谱值比其他区域谱值大,而长周期段小于其他区域,核电厂设计谱在短周期段应当考虑上盘效应的影响。针对我国核电厂抗震设计谱存在的概率水平不一致的问题,结合上下盘记录反应谱的特征,提出了改进郭-王方法的建议。将该新构建的设计谱与中国GB 50267—1997、美国AP 1000设计谱进行比较,结果表明上/下盘效应对设计谱短周期段的谱值有着显著的影响,使得短周期段谱值增大,而对中长周期段的影响不明显。

水面舰艇甲板设备抗冲击设计谱分析

针对动态设计分析方法(DDAM)评估舰艇设备抗冲击性能与水下非接触爆炸条件联系不够紧密的不足,利用水面舰艇水下非接触爆炸数值仿真,得到不同工况下水面舰艇甲板设备垂向响应及冲击反应谱;结合联邦德国军舰建造规范BV043/85规定的正负三角波作为加载波形,加载到舰船甲板安装设备等效动力模型上,计算得到不同安装质量设备的甲板基础冲击反应谱,作为甲板安装设备抗冲击设计谱值。得到的抗冲击设计谱规律正确,数值合理。

从不同场地反应谱形状看设计谱的确定

本文通过对两种场址的土层地震反应分析表明，不同场地的加速度反应谱，在不同地震波的作用下有着明显不同的特性。有些场地的谱特性与输入波关系不大，而有些场地的则反之。现有的规范场地分类方法没有反映这种特性。为此，我们认为在设计谱的选取上如何区别这两种情形是值得讨论的。