拟合楼层反应谱的三向地震动时程生成方法研究

为获得满足规范要求的拟合楼层反应谱的三向地震动时程,采用六阶常微分方程的本征函数为基函数,分解并重构天然地震动时程;通过构建影响矩阵,迭代计算逐步调整本征函数的幅值系数,最终实现预设拟合精度;引入正交化方法保证三向地震动时程两两之间的统计独立性,并通过两组算例提供验证。研究结果表明,迭代所得时程反应谱与目标楼层反应谱的拟合精度较高,迭代过程中时程反应谱均匀一致地向目标谱逼近,迭代过程收敛,所得三向地震动时程均无零飘现象,满足规范要求。

人工拟合地震动时程参数对场地反应的影响分析

采用目标谱拟合法人工合成地震动时程,拟合过程中对包络线参数进行定量的变化,进行土层地震反应分析。根据其对场地反应的影响,讨论时程参数对人工拟合地震动时程的影响规律,为场地抗震设防参数的选取提供依据。研究结果表明:t1t、2和c不同时,所拟合的地震动时程对土层地震反应结果有较大影响,其影响程度与土层结构关系密切。

基于平稳离散小波变换的地震动时程模拟

人工地震动时程的模拟是结构抗震分析的热点问题。基于平稳离散小波变换理论,利用小波变换的带通滤波特性,推导了各频带小波系数与功率谱密度函数的关系,从而直接采用时变功率谱密度函数,在不同频带上随机生成小波系数,进而通过小波逆变换模拟出同时具有强度非平稳和频率非平稳的地震动时程。对模拟时程的统计特性与目标值进行了比较,证明了该方法的可行性和正确性。

基于静态离散小波变换的地震动时程调整

针对谐波叠加法模拟地震动时程时含有较多人为因素干扰以及模拟的时程不具有频率非平稳特性的问题,提出了一种基于静态离散小波变换的地震动时程调整方法.利用静态离散小波变换,将地震动时程历史记录分解到不同的频带上,通过不同频带的目标反应谱与地震动历史时程计算的反应谱在该频带上的对比,对各尺度的小波系数进行迭代修正,重构得到新的地震动时程记录.通过编制程序并进行算例验证,结果表明:该方法正确可行,调整得到的地震动时程既与给定目标谱一致,又较好地保留了原有特征.

非平稳地震动时程的渐进谱研究

分别采用窗口滑移、Kameda多重滤波和Nakayama窄带滤波方法得到El Centro NS地震记录的渐进谱,经比较,选择Nakayama方法用于本文的渐进谱研究。分析了有限带宽白噪声、强度非平稳时程与实际地震记录的渐近谱,发现可从渐进谱分布规律的角度解释这些时程的特性差异。在Nakayama方法基础上建立了一个地震动合成模型,指出地震动时程的幅值和频率非平稳应同时与渐进谱和时频非平稳的相位相关。由本文和Kameda模型合成时程与实际地震动记录的渐进谱和相位的对比分析表明,依照本文模型合成时程的渐进谱和相位同时表现为时频非平稳,这与实际地震记录的特性完全相符。

高层建筑时程分析中地震动时程选择和修改方法研究

合理的地震动时程选择与修改方法对于高层结构的抗震设计具有重要意义,有着广泛的工程应用。本文回顾了建筑抗震设计规范对于输入地震动时程的规定,通过对现有的地震动时程选择与修改方法进行分类和定性分析,挑选了两种与规范要求衔接较好的方法。结合具体算例对两种方法进行了定量分析,结果表明以安评设计谱作为选择指标,利用最小二乘法对选择的地震动时程进行修改,可以得到离散较小且符合规范要求的地震动时程,该成果能够在现行规范要求下为结构的抗震设计提供合理可靠的依据。同时,本文也对未来地震动时程选择与修改方法的研究和发展方向进行了展望,指出条件均值谱和非弹性反应谱将是该领域未来主要的研究方向。

基于建筑抗震规范的随机地震动时程生成

基于建筑抗震规范反应谱,利用反应谱与功率谱之间的近似转换关系,将规范反应谱转换为功率谱,并结合强度调制函数来构造演变功率谱.应用非平稳随机过程模拟的谱表示—随机函数方法,即可生成随机地震动的代表性时程集合.为了使生成的随机地震动代表性时程能够应用于工程结构抗震设计,需要对功率谱进行迭代修正,直到代表性时程的平均反应谱与规范反应谱拟合一致.结果表明,该方法简便有效,具有足够精度,可在实际工程中推广使用.

多点地震动时程人工合成

分析大跨度结构需要一种效率、精度都较高的多点地震动时程合成方法。基于平稳随机过程理论推导了多点地震动时程合成公式 ,每一频率点处的时程幅值与迟滞相干矩阵特征值和特征向量有关。用数值计算研究了迟滞相干矩阵特征对的变化规律 ,提出了对其进行简化的方法 。

基于特征提取和谱匹配优化的区域地震动时程构建方法

地震的区域构造背景和传播路径有较大差异特征,因而实际观测的地震动具有显著的区域性差异。在结构动力时程分析时,虽然人工合成方法能够提供匹配设计谱的输入地震动,但是其并不能体现出地震动的区域特征。为了模拟考虑目标区域特征且完美匹配目标谱的地震动,该文提出了一种基于智能算法的地震动合成新方法。该方法应用主成分分析算法获取目标区域地震动的区域特征,由最大方差理论提取目标区域的种子地震动,再用基于粒子群算法优化的时域反应谱匹配方法调整种子地震动的反应谱,最终构造出包含区域特征和谱匹配的地震动时程。以四川地区为例验证了该方法的合理性和有效性,合成的地震动在时域和频域上均与该区域实际地震动特征一致。该文提出的方法的优点在于合成的地震动具有显著的区域特征,且与目标谱有更好的匹配效果和更高的匹配效率,可为结构动力反应分析提供考虑区域性差异、具有低不确定性的地震动输入。

中国大陆地区地震动时程强度包络函数研究

地震动时程强度包络函数可描述地震动幅值的变化特征,主要用于地震安全性评价中的人工合成地震动。目前,国内工程最常用的强度包络函数参数的衰减关系是利用美国西部强震动记录统计得到的结果。本文以研究更适合我国大陆地区的强度包络函数参数及衰减关系为目标,基于中国大陆地区基岩场地强震动观测数据,采用目前广泛使用的三段式强度包络函数模型,运用70%能量持时法确定上升段持时t1和平稳段持时ts,利用统计回归方法确定衰减因子c,最终通过加权最小二乘法确定了我国基岩场地水平向和竖直向加速度时程强度包络函数参数及其衰减关系公式。通过与国内最常用的时程强度包络函数参数的衰减关系对比发现,上升段持时t1与震级之间有明显的相关性,而后者则与震级无关,下降段衰减因子c在远场普遍大于后者的研究结果。

各类抗震设计规范对设计地震动时程规定的对比分析

系统介绍了国内外各类抗震设计规范和导则中关于设计地震动时程方面的规定。分别从时程分析范围、时程组数以及天然时程所占比例、设计地震动时程的峰值和反应谱特性、设计地震动时程的持时特性以及设计地震动时程的相关性等5个方面,对比了不同行业抗震设计规范中关于地震动时程相关规定的异同。以我国现行《建筑抗震设计规范》为例,给出了满足相关要求的设计地震动时程,并针对设计地震动时程确定过程中需要关注的问题进行了讨论,以期为我国地震安全性评价工作中设计反应的确定谱提供参考。

基于设计加速度反应谱的地震动时程数值模拟

为了解决这个问题并简化求解过程,对上述方法进行了改进,即采用局部叠加加速度脉冲响应函数的方法。在使用局部叠加加速度脉冲响应函数的过程中,由于存在如何选取频率控制点和阻尼比控制点的问题,文中提出2个选择准则。通过数值试验对提出的改进方法的有效性进行了验证,并对2个选择准则进行了评估,确定了选用原则。

地震动加速度时程一致性评价方法研究

为评价使用各种方法获得地震动加速度时程与区域内地震动加速度时程观测资料的一致性,提出一种能够综合时频特性的地震动时程一致性评价指标及其相对性判据,该方法可以量化分析待评价地震动时程对区域构造信息的反映能力。通过评价唐山地区陡河地震台和四座楼地震台模拟结果与实际观测结果的一致性,给出了实用化的算例。

地震动时程模拟的工程方法研究现状与预测

针对模拟强地震动的工程方法进行了简要总结,阐述了其主要思路和步骤,以及发展的历程和进一步发展的方向。

基于MATLAB的数值模拟地震动加速度时程研究

为研究地震波在各种场地下的动力特性,以MATLAB软件为研究平台,通过采用三角级数叠加法,数值模型了典型地震烈度下各场地地震加速度时程。研究表明:在相同的地震烈度条件下.随着场地类型等级的增大,地震加速度峰值持续时间增加;在相同的场地类型条件下,地震烈度大的地震加速度峰值要偏大些。

结构动力反应分析中的地震动输入问题研究

目的为解决重要工程结构在地震动力反应分析时合理选取地震动输入的问题.方法针对不同的工程结构,选择结构的特征周期作为结构特征参数,对不同的地震环境下结构抗震分析中的地震动时程通过理论分析和实际震害经验相结合的技术途径,采用地震危险性分析方法,确定出对场址贡献量最大的潜在震源区、地震震级,并由衰减关系求得震中距,实现具有理论依据的设定地震动确定过程.结果提出地震动时程的选取过程是一个设定地震的确定过程的概念,并将其定义为与结构特性相关的设定地震.笔者建议的与结构特性相关设定地震方法更能体现对结构地震反应贡献较大的前q阶振型的自振周期的主要影响,全面展现不同工程结构在所面对的不同危险水平潜在地震威胁情况下的反应特点,提高结构的安全性.结论相同的结构在不同的地震环境下设定地震是不同的;而在相同的环境下,不同结构的设定地震也是不同的.在确定结构不同地震危险水平下地震动影响时,应该根据具体的结构特点和地震环境确定合理的设定地震.

一种深厚覆盖层场地地震动参数的确定方法

基于欧美规范确定了坐落在深厚覆盖层上KH抽水蓄能电站上、下库场地基本运行和最大设计地震动峰值加速度、反应谱和时程等动参数。首先依据场地区域地震烈度区划图、特征周期区划图和依据场地地质地震条件选取的5条种子实测地震动确定场地基岩输入加速度时程、峰值加速度和设计反应谱,进而基于各土层地质参数和一维弹性波传播模拟程序确定覆盖层表面的平均峰值加速度、平均反应谱和5条地震动时程,对所得到的平均反应谱和峰值加速度进行光滑处理后确定可用于各建筑物结构抗震设计的地震动参数,包括覆盖层表面水平向动力响应加速度时程、峰值加速度和设计反应谱。该方法可较好地保留输入地震动的真实动力特性,如持时、相位和频率等,为我国规范中建议的确定场地地震动参数的方法提供有益的补充。

空间相关多点地震动合成的简化方法

本文在前人提出的方法基础上 ,给出了一套较为完善而又简化的多点地震合成公式。该方法生成速度快 ,避免了大量的运算 。

输入地震动相位特性对不同类别场地土层地震反应影响

以某Ⅷ度设防区基岩场地地震危险性计算为基础,拟合不同随机相位的人造地震动时程作为输入,采用一维等效线性化方法,计算了Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类典型场地的土层地表地震反应。结果表明:①在不同地震动强度、不同随机相位基岩时程输入条件下,对不同类型场地土层地震反应计算得到的地表加速度峰值和反应谱值相对极差差别较大,地震动相位特征对土层地震反应的影响不可忽略;在反应谱特征周期2.0 s内,地表峰值和反应谱值变异系数随输入地震动强度的增大有增大趋势;②采用统计学方法计算给出了不同场地类别的基岩输入随机相位样本时程的必要数量,不同场地类别不同地震强度输入条件下所需要的最少样本量不同。在输入地震动强度不大(PGA<0.20 g)且满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,不同类别场地至少需要15组不同随机相位的基岩时程,基本能满足均值统计要求;在输入地震动强度较大(PGA≥0.20 g),满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,至少需要30组不同随机相位的基岩时程,才能满足均值统计要求。

地震安全性评价中时程强度包络函数的影响分析

人工合成地震波(一般用地震动加速度时程)是通过强度包络函数来模拟地震波的强度非平稳特性的,因此探讨时程强度包络函数对地震安全性评价工作的影响,具有重要的理论意义和实际应用价值。强度包络函数模型大致分为单峰状和多峰状,其中多峰状强度包络函数可以灵活、简洁地模拟地震波的强度非平稳特性,被广泛应用。本文通过实例,研究强度包络函数霍俊荣模型和Mcguire模型对土层地震反应分析的影响。对于长周期结构,建议采取先计算反应谱不同控制周期处时程强度包络函数值,再分别迭代最终拟合得到加速度时程,此方法合成的加速度时程充分考虑了大震级、远距离潜在震源区的影响,从而不会低估长周期结构的地震动输入能量。地震动时程的零线漂移也是地震波合成的一个重要问题,否则结构动力时程分析的结果是不可靠的,可以采用多项式修正,也可以采用光滑无奇异点强度包络函数模型解决这一问题。