基础隔震结构的楼面设计反应谱研究

依据基础隔震结构楼面反应谱的谱形特点,将谱曲线分段进行回归分析,确定各段谱曲线的形状,得到一种双峰值的基础隔震结构楼面设计反应谱。考虑影响基础隔震结构楼面反应谱的各主要因素,如结构动力参数、场地特性、地震动强度、结构与设备的相互作用和设备阻尼等,用正交试验法,分析基础隔震结构-设备组合体系的楼面反应谱,以拟合优度最大为目标,分段标定楼面设计反应谱的各特征参数并统计拟合出各特征参数的计算公式。通过三个实际的基础隔震工程-设备实例验证,结果表明:建立的标准化的楼面设计反应谱,能忠实地反映楼面反应谱的频谱特性,还原楼面反应谱的曲线变化,各段曲线的谱值可基本包络楼面反应谱;与时程分析法的结果相比,用该楼面设计反应谱求得各设备的地震作用,误差均在10%以内,说明该楼面设计反应谱具有较高的精度和较好的工程实用性。

设定地震场地相关设计反应谱的研究

我国现行国家标准《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)规定,场地相关设计反应谱宜采用与基于《工程场地地震安全性评价》(GB 17741—2005)的设计地震动峰值加速度相应的“设定地震”确定。为便于工程技术人员理解和应用,本文进行了确定设定地震内涵和步骤的高级科普性阐述,将按《〈水电工程水工建筑物抗震设计规范〉(NB 35047—2015)设定地震确定场地相关设计反应谱补充说明》,以“最大发生概率原则”的确定方法加以说明。我国缺乏直接由强震记录统计的加速度反应谱衰减关系,权且采用美国“下一代衰减关系(NGA)”,其中涉及到震中距和断层距的转换,本文对转换过程进行了进一步论述,以期形成共识。此外,考虑到不同“NGA”衰减关系给出的加速度反应谱差异较大,提出确定设定地震反应谱的新思路。建议汇集已有岩基上较近距离的实测强震记录的反应谱资料,对其按震级和距离进行适当分档,然后插值确定设定地震的场地相关设计反应谱,这样既可以免除当前我国缺乏反应谱衰减关系的困难,还能使确定场地相关设计反应谱的过程大为简化和合理。

黄土高原地区场地设计反应谱特征周期研究

基于黄土高原强震动记录数据库,选取144个强震台站记录的1209条强震动数据,采用单纯形算法进行反应谱标定,探究黄土高原地区场地设计反应谱特征周期与震中距、震级的变化关系。结果表明:(1)Ⅱ类场地类别下,设计反应谱特征周期与震中距的关系较为复杂,水平向特征周期整体具有随震中距增大而逐渐增加的趋势,竖向特征周期则几乎不随震中距的变化而变化(震级不大于6.5时);(2)Ⅱ类场地类别下,水平向设计反应谱的特征周期与震级(4.0<M<7.0)整体呈正相关的变化关系,震中距为[90,150)km时,特征周期与震级的关系可用T_(g)=0.054 M-0.017(EW向)、T_(g)=0.066 M-0.085(NS向)来表征;(3)与建筑抗震设计规程(DB 62/T 3055—2020)表3.2.3中的场地基本地震动加速度反应谱特征周期值相比,文章给出的黄土高原地区Ⅱ类场地设计反应谱特征周期较设计地震分组第一组、第二组的规定值小,但当震级大于6.0时,则较设计地震分组第三组的规定值大。研究结论可为黄土高原地区工程场地设计反应谱特征周期的确定提供参考。

基于不同设计反应谱的溪洛渡拱坝动力响应分析

合理的设计反应谱是保证高拱坝动力分析和安全评价结果可靠的前提。为研究不同反应谱时程对拱坝非线性响应的影响,分别基于GB 51247—2018《水工建筑物抗震设计标准》设计反应谱、DL 5073—2000《水工建筑物抗震设计规范》设计反应谱、以及溪洛渡场地相关反应谱,拟合出地震动时程,采用溪洛渡拱坝-库水-地基系统非线性损伤开裂模型进行拱坝的非线性地震响应分析。结果表明:反应谱的选择对溪洛渡拱坝地震响应影响显著,相比于2000年标准反应谱,2018年标准反应谱使溪洛渡拱坝坝顶最大动相对位移增加、坝顶上游面横缝开度增大、孔口和坝踵位置损伤加深。并且,2018年标准下的坝体动力响应整体高于基于场地谱的计算结果,而2000年规范下的坝体动力响应低于场地谱的计算结果,说明2000年规范理应更新,2018年标准更符合当下的抗震设计需求。

基于设计反应谱的混凝土重力坝地震响应分析

混凝土重力坝作为壅水建筑物在大江大河上得到广泛应用,但许多都建在地震多发区或高烈度区,受重力、水压力等长期载荷作用。为确保大坝在偶发地震荷载作用下的安全,避免失事后给人民生命财产带来灾难,有必要对其进行地震响应分析。本文以重力坝作为工程实例,建立混凝土坝体—库水—地基的多元系统模型,采用有限元法进行地震响应模拟,为坝体设计提供计算基础。

我国核电厂抗震设计反应谱和RG 1.60设计反应谱的比较分析

设计反应谱对评价核电厂在地震作用下的安全性极为重要。本文从统计核电厂抗震设计标准反应谱时选取的强震数据及统计方法两个方面,分析比较了美国RG 1.60设计反应谱和我国核电厂抗震设计规范反应谱的异同。通过对比分析,深入理解核电厂抗震设计反应谱的提出需考虑的关键因素,为核电厂抗震设计和审评工作提供参考。

抗震设计反应谱的标定方法

抗震设计反应谱是结构抗震设计的主要依据,设计反应谱的标定是确定地震动输入的重要环节。文中详细地总结了设计反应谱标定的基本原理和几种常用的设计反应谱标定方法,介绍了我国建筑抗震设计反应谱参数的确定方法和"统一抗震设计反应谱"的研究现状及应用前景;对不同设计反应谱标定方法中存在的问题进行了评述;提出抗震设计反应谱标定方法中有待进一步研究的问题。

对比分析中国有关场地条件对设计反应谱最大值的影响

对国内有关场地条件对设计反应谱最大值影响的研究现状作了介绍,对不同研究者所采用的研究方法和得出的结论进行了对比。通过对比发现了4点不同:1)场地类别划分标准不同;2)所用地震记录来源不同;3)地震动强度的划分依据不同;4)在计算场地系数时所参照的场地类别标准也不同。同时,发现中国规范中Ⅳ类场地的范围过于小,有必要进行调整。综合上述分析,提出用峰值加速度来表示地震动强度,按照Ⅱ类场地的峰值加速度来进行分组,以有效峰值加速度EPA作为计算标准更加合理。利用真实的地震记录,根据各个台站的地质剖面图,按照中国现行的场地类别划分标准对所得到的场地进行类别划分,通过计算不同类别场地的EPA,结合这些分析结果,建议了用于不同类别场地设计反应谱最大值的一组经验系数。

对设计反应谱长周期段取值规定的探讨

文中与实际反应谱对比讨论了各种关于设计反应谱长周期下降段的规定,并根据对实际强震记录的统计分析,给出了对长周期反应谱取值的建议。

基于水工设计反应谱的人工地震波合成

在水工建筑物的抗震设计中,为了得到满足工程要求的地震波,在已有的人工地震波合成研究的基础上,介绍了根据水工标准反应谱合成人工地震波的方法和参变量的选取,以及强度包络函数模型的确定、初始波的修正与改进方法.以溪洛渡拱坝为例,应用该方法合成人工地震波,结果表明该方法具有简单、易于掌握、计算精度高、收敛快等特点.

粘弹性消能结构的抗震设计反应谱及其工程应用

探讨了结构阻尼比、刚度的变化对地震反应的影响,研究表明,阻尼增加对结构的动力反应有明显的减小效果,刚度增加虽能有效地控制结构的位移反应,但不能有效地抑制结构的加速度反应;在总结分析已有研究成果的基础上,结合抗震规范,给出了安装粘弹性阻尼器后结构的抗震设计反应谱;最后,阐述了粘弹性消能结构的减震设计方法和步骤,给出了实际工程结构安装粘弹性阻尼器后的地震反应计算结果,计算表明,层间位移和加速度反应较原结构减小明显。

基础隔震结构基于设计反应谱的地震作用取值

首先建立了基础隔震结构的运动方程.由于所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,因此用复模态法解耦,得到了结构地震响应的时域表达式;然后引用欧拉变换,获得了响应关于一系列等效单自由度体系位移和速度响应的线性组合,根据振型分解反应谱理论就可以求解基础隔震结构基于设计反应谱的地震响应和地震作用.最后,通过一个例子来说明该方法的精度和应用,以便为理论研究、工程设计和规范的修正提供参考.

设计反应谱标定方法的研究现状与讨论

设计反应谱及其标定方法的研究是工程抗震研究领域的基本问题之一。在现有研究成果的基础上,归纳和总结了设计反应谱及其标定方法的研究历史和现状;评述了研究进程中的若干节点问题;介绍了设计反应谱的标定原理和当前几种有代表性的设计反应谱的标定方法;分析了设计反应谱标定参数的影响因素。在此基础上,对设计反应谱及其标定方法研究中的强震资料积累问题、谱形状问题、标定参数的确定问题以及标定方法等问题进行了讨论并提出了改进和进一步研究的建议。

场地特征周期与抗震设计反应谱的连续化方法

首先,分析场地土分类的模糊性特征,给出四类标准场地二维隶属函数的空间分布,实现场地的模糊化分类;然后,给出场地特征周期连续化方法及其空间分布图,该方法所确定的特征周期分布与建筑抗震规范给出的特征周期等值图吻合较好;最后,以二维隶属函数及其相应的标准设计反应谱为基础,给出四类标准设计反应谱的模糊化方法,建立基于标准场地二维隶属函数和连续化特征周期的两种设计反应谱的连续化方法,给出其空间分布,探讨连续化设计反应谱的工程应用。实践表明:所建立的连续化设计反应谱实现四类标准场地所对应设计反应谱的中间过渡,能更客观反映具有复杂不确定性、模糊性和变异性特征的工程场地的现实情况,为更合理地考虑场地实际特征影响,更客观科学地确定抗震设计反应谱和地震作用提供新的思路和方法。

场地条件对竖向抗震设计反应谱最大值的影响

文章采用294条竖向按我国相关建筑抗震设计规范划分场地条件的强震记录反应谱,提出用有效峰值加速度(EPA)表示地震动强度,按照Ⅱ类场地上EPA进行分组,研究每个分组区间场地条件对竖向反应谱最大值的影响。结果表明:同一地震动强度下,随着场地变软,竖向场地系数随之增大;同一场地条件下,随着地震动强度提高,竖向场地系数有减小的趋势。通过计算与分析,给出了不同类别场地竖向设计反应谱最大值的1组竖向场地系数建议值。

利用差分进化算法标定设计反应谱

差分进化是一种解决多参数优化的算法,可在给定的参数范围内寻求最优值的组合,并具有快速收敛的优点。本文利用差分进化来标定设计反应谱,给出了第一拐点周期、特征周期、平台值、衰减指数等表征设计反应谱特征的参数。利用汶川地震的强震记录,对比分析了4种标定方法给出的特征参数值和计算精度。从结果看,差分进化算法标定的结果更符合实际反应谱。

剪切波速对设计反应谱的影响研究

本文采用一维土层等效线性化波动理论模型,研究了3种单一均质不同土性的土层剖面,在一定范围内剪切波速变化对场地设计反应谱的影响,重点分析设计反应谱的特征周期Tg和平台值αmax的变化趋势,其结果对于指导地震安全性评价中的勘察试验工作以及提高土层地震反应计算精度具有一定的参考价值。

分析美国规范中场地条件对设计反应谱的影响

通过分析美国规范中有关场地系数的演变历程,发现从1978年的ATC规范到2003版的NEHRP规范,有关场地系数的规定变化较大。同时,在场地类别划分、计算场地系数时所用的参数和方法等方面都有很大的区别。

场地相关设计反应谱特征周期的统计分析

利用近年来的工程场地地震安全性评价和地震小区划工作的成果 ,对上述工作中得到的场地相关反应谱的特征周期取值进行统计分析 ,并收集现有的强震记录计算其反应谱 ,将上述两个结果同两个版本的抗震设计规范 (GBJ11 89和GB5 0 0 11 2 0 0 1)中的规定进行比较。发现上述两本规范中的特征周期取值在不同程度上小于实际场地情况的统计平均值。其中 ,虽然GB5 0 0 11 2 0 0 1规范相对于GBJ11 89规范更加接近实际场地的情况 。

不同地震水准反应谱之间的关系和罕遇地震作用设计反应谱的确定

不同地震作用水准的设计反应谱长期以来一直采用各水准谱形完全一致的假定。这与地震危险性分析的一般结论不符。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对此作出了修订。本文基于设计反应谱的三参数标定模型推导了罕遇和多遇地震作用设计反应谱的关系,指出两者谱值之比在高频、中频和低频段分别对应于峰值加速度、速度和位移之比。引入地震动衰减规律进行了罕遇和多遇地震作用设计谱关系的近似估计,提出了基于多遇地震作用设计谱确定罕遇地震作用设计谱的调整方案,验证了现行规范将反应谱特征周期适当延长以得到罕遇地震作用设计谱的做法的合理性。