基于条件Newmark-Hall三联谱的时程分析选波方法

条件均值谱(CMS)已成为目前国内外广受关注及认可的结构抗震时程分析选波的目标谱,但其无法同时兼顾多个周期点谱加速度具有相同的地震危险水平,对于须考虑多阶振型影响的长周期结构尚存局限。Newmark-Hall三联谱是基于加速度峰值(PGA)、速度峰值(PGV)和位移峰值(PGD)并联合短、中、长周期相关放大系数建立的反应谱,与短、中、长周期结构均具有天然良好的相关性,其与概率地震危险性分析(PSHA)结合较弱及具有经验化特征。将两种反应谱的优势相结合,即将CMS的“条件分布”理念引入Newmark-Hall三联谱,建立了条件Newmark-Hall三联谱(即CN-H),并提出了以CN-H为目标谱的选波方法(即CN-H方法)。以美国SAC计划设计的3层和9层抗弯钢框架结构为例,将CN-H方法与以CMS为目标谱的选波方法所得结果进行了对比。CN-H方法对于结构反应均值的估计与CMS方法具有一致的准确性,且所得结构反应的离散性也较低,可见CN-H方法对于结构弹塑性时程分析选波具有良好的适用性。

基于MATLAB的GUI三联反应谱的设计

基于三联反应谱在地震工程中具有重要的价值和工程意义,通过给出三种谱的关系式,从理论上分析得出三者的对数坐标关系,在MATLAB的GUI图形界面中采用Nigam积分方法编程三联反应谱可视化界面.该界面操作简捷,回调过程中只需输入相应参数,大大节省了计算时间和编程,因而用于地震工程研究可显著提高工作效率和经济性.所给算例表明该方法具有较好的适用性,并能更好地进行人机交互.

对于抗震设计规范设计反应谱的探讨和建议

随着长周期的高层结构和大阻尼的消能减振结构应用的增多,提出适用于此类结构的抗震设计反应谱的重要性逐渐提升。本文对真伪反应谱进行了对比分析,指出伪绝对加速度谱能够代表结构弹性内力,真绝对加速度谱不能代表结构弹性内力且存在反超现象,对真伪反应谱之间的关系做了定量分析。利用简谐荷载双规准谱分析了地震反应谱的一般规律。建议规范设计反应谱采用伪加速度谱或与之等效的三联谱,指出了三联谱间的等效关系以及反应谱转折点周期与三联谱峰值间的关系,并对该谱的相关特征受阻尼比和地震动特性的影响进行了研究和讨论。

震源机制对海底地震动及跨海桥梁地震反应的影响

为了研究震源机制对海底地震动特性的影响,将从日本K-net搜集到的113条海底地震动按震源机制、震中距和震级分类。从其中选取中场中震海底实测记录进行加速度(a)、速度(v)和位移(d)反应谱,以及d-v-a三联谱的对比。为了进一步了解不同震源机制下海底地震动的差异,对比分析跨海桥梁于不同震源机制下海底地震动的地震反应。在保证所选地震动的峰值加速度(PGA)接近和缩放系数接近的原则下,并以各自中场中震地震动平均反应谱为匹配对象,选取走滑断层和逆断层各4条海底实测地震记录,分析其对某跨海大桥引桥段的影响。经过分析对比后发现走滑断层在中、长周期段各谱值明显高于逆断层,且速度敏感区长度也更长,而且跨海桥梁对走滑断层海底地震动的地震反应均大于逆断层。

以结构反应均值估计为目标的时程分析输入地震波选择研究

地震动输入是导致结构时程分析结果不确定性的最重要的影响因素,如何选择地震波实现对结构反应的“准确、有效、一致”估计是时程分析中的一项重要任务。该文对以结构反应均值估计为目标的时程分析选波问题,基于目标谱法进行了系统深入的研究。针对谱匹配,引入具有明确物理含义的权重系数,对提出的可考虑多振型影响的双指标多频段工程经验选波法和理论更加完备的最小二乘加权调幅选波法,进行了详尽的算例分析。研究表明,双指标多频段经验法可满足现有规范要求。通过与国内学者、人工波方法和NGA-West2强震数据库选波模块的比较,论证了加权调幅法在估计结构反应均值方面具有可靠的准确性,并具有广泛的适用性,也包括减隔震结构。通过比较研究也进一步明确了加权调幅法的优势在于可明显降低结构反应的离散性,更适于长周期结构的弹塑性时程分析。针对目标谱选择,提出以Newmark三联谱作为目标谱的选波方法,拟解决长周期及超长周期结构的选波问题。

基于三联反应谱的隔震结构整体设计法研究

长期以来我国建筑隔震设计采用分部设计法,将隔震系统和上部结构分开设计,极大简化了设计流程,且具有合理性。但是分部设计法无法精确地得到上部结构的地震作用大小及沿楼层分布,因此国内外学者提出采用整体设计法进行建筑隔震设计。采用整体设计法,地震作用考虑较为精确,但由于反复迭代而增大了设计工作量。为兼顾建筑结构隔震设计方法的精确性,推动隔震结构整体设计方法的应用,提出采用基于位移-速度-加速度三联反应谱的隔震结构整体设计法,对比既有整体设计法与基于三联反应谱整体设计法的流程。结果表明,三联反应谱法能较大程度地减少迭代过程,且适用于设计过程中对于减震效果进行控制的要求。针对某高烈度抗震设防区高层隔震结构,采用三联反应谱法对隔震层进行了设计和校核,将非线性时程分析得到的隔震结构响应与采用三联反应谱法的计算结果进行了对比,验证了所提出设计方法的有效性。

地表处地震动扭转分量的合成

本文将根据入射体波(SH波)的波长和入射角θ_1及干涉产生的面波(Love波)对地震动扭转分量的影响,分别给出相应的地震动扭转分量公式。在合成地震动扭转分量时,由于面波在层状介质中会发生频散,应先根据弹性波动理论和快速δ-矩阵算法求出给定地壳模型的面波频散曲线,即可由此得到地震波各频率成分的到时t及其在同一时刻内对地表附近某处地震动的贡献;并由给定的地震震级M、震中距R和场地类别等条件,利用修正的Trifunac公式以合成地震动平动分量,再由相应公式合成地表附近一点处的地震动扭转分量。本方法将以地震震级(M=6.5)和给定的地壳模型作为示例,合成相应的扭转分量并给出相应的三联反应谱。

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.