建筑结构地震反应观测台阵的发展现状及展望

在16WCEE上,建筑结构地震反应观测台阵的重要性再次引起重视。本文阐述了建筑结构台阵对于结构抗震设计的意义,分析了结构台阵在美国、日本及我国的发展现状,总结了台阵的布设原则,给出了相关建议,并对发展趋势进行了深入的分析,结论和建议如下:(1)建议地震年损失率可作为国家防震减灾规划中用于代表性建筑结构选择的首要依据;(2)建筑结构台阵的布设需考虑基本原则、结构动力分析、振动台试验和实际震害;(3)为了研究建筑结构在经历地震前后的动态特性及其响应,需要对于结构进行脉动测试;(4)建筑结构台阵的未来发展具有高度智能化、精细化、低成本化、多功能化等特点。

北京市人大办公楼的结构地震反应观测台阵研究

概述了国内外强震动观测的研究现状和结构地震反应观测台阵的研究情况。并对北京市人大办公楼的结构地震反应观测台阵的研究实例作了分析,该观测台阵在没有强震的情况下,依然取得了有用的地震记录。文中对该台阵得到的两次地震记录分析、处理,结果的对比分析用于验证该结构反应观测台阵布设的合理性。最后阐述了该台阵布设的不足,针对不足给出几点结构反应观测台阵布设的合理建议,并展望了结构地震反应观测台阵布设研究的美好前景。

武汉某超高层建筑对台湾花莲6.9级地震的结构响应分析

为研究2022年台湾花莲6.9级地震对武汉市某超高层建筑结构的影响,初步分析了该建筑结构4个加速度测点记录的各向PGA放大效应、傅立叶谱及反应谱,分别利用互功率谱法和基于协方差的随机子空间法分别识别结构在频域和时域上的一阶模态。结果表明:结构的峰值加速度随楼层的增高而有显著的放大效应,最大放大倍数达7.322倍;各向傅立叶谱峰值均集中在0.275 Hz和1.171 Hz;加速度响应反应谱远小于该地区Ⅵ度设防地震设计谱;两种方法识别的结构一阶模态频率基本一致,均接近数值分析值。台湾花莲6.9级地震没有对该高层建筑结构造成损伤。

云南漾濞地震大理某高层建筑结构地震响应观测数据初步分析

2021年5月21日21时21分至22时32分,云南漾濞先后发生了M 5.6级、M 6.4级、M 5.0级和M 5.2级地震,位于大理的某高层建筑结构地震反应观测台阵获取了这4次地震的结构动力响应,观测数据同步性好,数据质量高。该高层建筑为框架剪力墙结构,地上26层,地下1层,三分量加速度测点共8个分别位于建筑的第1层、4层、7层、10层、13层、17层、20层和25层,数据实时传输至中国地震局工程力学研究所燕郊数据中心。本文对结构台阵的观测记录进行了初步分析,绘制建筑结构观测楼层的三向绝对加速度及其傅里叶幅值谱,检验数据同步性和质量,通过滤波和积分得到相对速度和相对位移,利用功率谱方法分析得到频率响应函数,并利用复模态指数函数方法得到两水平方向前三阶模态频率和振型。通过4次地震结构模态频率和振型的初步对比结果表明:主体结构基本完好,这与现场调查结果吻合。该结构台阵获取的前震、主震和余震反应记录,为后续开展深入的模态参数分析、地震损伤识别以及研究框架剪力墙结构的振动特性和抗震性能提供了宝贵数据。

考虑SSI效应的四跨连续梁桥地震响应振动台阵试验研究

为了揭示土-结构相互作用(SSI效应)下大跨度连续梁桥地震响应的规律,选取El-Centro波、CHI-CHI波和人工地震波,对一座1:10比例的四跨高架连续梁桥模型进行考虑SSI效应的振动台阵试验研究。研究结果表明:SSI效应增大了墩顶水平相对位移、墩底应变、墩顶和主梁水平加速度,并引起支座顺桥向相对位移的剧烈变化;桥梁结构地震响应的增幅随着剪切波速的减小而增大,且不同地震波作用下,动力响应的增幅不同,说明剪切波速和地震波频谱分布是影响SSI效应的重要因素;在顺桥向和横桥向两个方向上,桥梁结构的构件对SSI效应的敏感程度不同;实时耦联动力子结构试验技术适用于考虑SSI效应的桥梁结构振动台试验研究。

考虑土-结构相互作用的多跨连续梁桥振动台阵试验研究

土-结构相互作用(SSI)对软土地基上桥梁结构地震响应的影响不可忽略。通过对一座1∶10比例的四跨高架连续梁桥模型的振动台阵试验,系统地分析了SSI效应对大跨度连续梁桥地震响应的影响规律。研究表明:顺桥向地震激励下,SSI效应增大了桥墩变形、墩底受力、墩顶水平加速度及主梁水平加速度,地震响应峰值随剪切波速的减小而单调递增,说明剪切波速是影响SSI效应的重要因素;桥墩加速度响应、位移响应和应变响应对SSI效应的敏感程度有所差异,其中加速度响应对SSI效应最敏感,考虑SSI效应后增幅最大;SSI效应将引起支座相对位移的剧烈变化;实时耦联动力子结构试验技术是进行桥梁结构考虑SSI效应的振动台试验的有效方法。

浅谈超高层建筑地震反应观测及研究

随着社会经济的发展,城市人口的增加,土地资源的紧张,全世界掀起了高层建筑建造的高潮,可以使人口集中、节约土地的超高层建筑被越来越多地投入建造和使用。然而这类建筑结构的层高较高,平立面布置较复杂,缺乏实际震害经验,抗震设计没有充分依据,因此,较之普通的规则结构在地震下的破坏情况更复杂。该文主要从研究超高层建筑结构在地震力作用下的响应情况,并对该类建筑的抗震性能的研究方法进行了简要的总结综述。

基于环境激励的厦门财富中心动力参数实测分析

为揭示环境激励下不同测点反映的模态信息情况,在厦门财富中心布置结构台阵获取环境激励下的结构振动响应。采用Welch平均周期图法获得功率谱密度(power spectral density,PSD)曲线,并在此基础上识别结构模态参数。比较不同测点的PSD曲线和模态识别结果,并与有限元结果进行对比。结果表明:1)结构基底、自由场地和基岩场地三个测点PSD曲线在0.1~1.0 Hz频段高度相似,该频段是由场地次级微地震引起的;不同之处在于结构基底测点PSD曲线Z向峰值是结构竖向基频,而自由场地峰值是场地基本频率。2)结构低楼层测点主要反映其测试方向上的模态频率,而高楼层测点能够反映多方向的模态频率。高楼层测点反映的模态信息更丰富,但易受到密集模态的影响。3)有限元结果与实测结果接近,表明有限元模型可以较好地反映结构的真实动力特性。

非比例阻尼结构参数识别算法的研究

在地下结构的地震响应中,无限地基的辐射阻尼起着重要的影响,然而其阻尼形式同结构的比例阻尼假定不同。同样,对于施加隔振、减震措施的建筑结构,其系统阻尼也不再满足比例阻尼假定,在结构参数识别中将阻尼阵假定为与刚度阵形式相似的方法不能反映实际结构参数。从研究结构的阻尼模型发发,引入了节点堆积阻尼,这样形成的阻尼与刚度、质量既有一定的联系,又有一定的独立性。以剪切型结构为例对此做了详细说明,结果表明,引入堆积阻尼后,进行参数识别的结构动力学方程是一个非线性识别问题,在此基础上提出了基于最小二乘平均的非线性迭代识别算法。

2020年7月12日唐山古冶5.1级地震影响信息与启示

2020年7月12日发生了唐山古冶5.1级地震,其强震动影响波及京津唐地区,特别是北京城区也出现了强烈的震感。中国强震动观测台网、国家地震烈度速报台网及典型建筑结构地震反应观测台阵获得大量的强震动记录。这次地震震级不大,但为地震科学研究提供了较为丰富的信息。基于获得的地震影响信息,可开展以下方面的研究:①利用地震附近及区域范围内地震烈度速报台网的密集观测记录,开展地震影响烈度快速计算分析及台网功能可靠性检测;②利用北京和天津地区的强震动观测记录,探讨深厚覆盖土层和盆地场地地震动影响;③利用京津唐地区震中距至300 km的强震动观测记录,研究京津唐地区的地震动衰减特性;④利用北京城区的建筑结构地震反应观测台阵记录,分析典型工程结构地震反应特征;⑤其他,如场地土层参数和工程结构参数反演研究等。本文针对以上关注的问题,介绍了相关初步研究工作并开展了进一步探讨性分析研究,展示了唐山古冶5.1级地震影响的丰富信息和对相关研究的潜在推进作用。

基于振动台试验的刚构桥近断层土-结构相互作用地震响应研究

对几何相似比1/10的3跨大跨度高墩RC刚构桥模型进行考虑桩-土相互作用的缩尺模型振动台台阵试验,基于此建立模型桥的有限元模型,选取10条典型的近断层地震动开展全桥数值模拟分析。以彭津模型为基准,对比研究SSI效应对刚构桥关键构件地震响应的影响。研究结果表明:SSI效应对刚构桥地震响应有显著影响,可导致桥梁关键构件的位移响应增大20%以上,应变响应增大50%以上,其影响程度大小为墩梁固结节点>桥墩>主梁。与远场地震相比,近断层地震作用下,结构内力与变形均有所增加,增幅1倍以上。同时考虑近断层效应和SSI效应,将进一步扩大不利影响。近断层效应、SSI效应对刚构桥地震响应均为不利要素,抗震设计时应精准考虑,以确保结构安全。

考虑土-结构相互作用的大跨度连续刚构桥振动台阵试验研究

土-结构相互作用(SSI)对软土地基上桥梁结构地震响应的影响不可忽略,研究SSI效应对提高桥梁结构抗震安全性十分重要。通过对一座1∶10比例的三跨连续刚构桥模型的振动台阵试验,系统分析了SSI效应对大跨度连续刚构桥地震响应的影响规律。研究表明:SSI效应使振动台台面地震动的峰值和频谱特性发生较大变化;剪切波速和上覆土层厚度是影响SSI效应的重要因素;SSI效应会增大桥梁结构的位移和应变响应,其影响程度与地震动的频谱特性和桥梁结构-地基体系的固有特性密切相关;实时耦联动力子结构试验技术是进行桥梁结构考虑SSI效应的振动台试验的有效方法。