近场脉冲型地震下增量动力分析烈度指标的选择
近场水平地震动选取原则及脉冲型水平地震动弹性谱特性研究
近场水平地震动选取原则及脉冲型水平 地震动弹性谱特性研究
王海东1,2,刘巴黎2,蔡长丰3
(1.建筑安全与节能教育部重点试验室(湖南大学),湖南 长沙 410082;2.湖南大学 土木工程学院,湖南 长沙 410082; 3.长沙理工大学 桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室,湖南 长沙 410082)
收稿日期:2018-03-16; 修订日期:2018-06-19 基金项目:新世纪优秀人才支持计划(NCET-13-0190) Supportedby:Program forNewCenturyExcellentTalentsinUniversity(NCET-13-0190) 作者简介:王海东(1976-),男,副教授,博士,主要从事工程结构抗震性能、土 -结构相互作用研究.Email:whdwang@hnu.edu.cn
(1.KeyLaboratoryofBuildingSafetyandEnergyEfficiencyofMinistryofEducation(HunanUniversity),Changsha410082,China; 2.CollegeofCivilEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,China;3.KeyLaboratoryofBridgeEngineering SafetyControlbyHunanProvince,DepartmentofEducation(ChangshaUniversityof Science& Technology,Changsha410082,China)
第 39卷 第 1期 2019年 2月
地 震 工 程 与 工 程 振 动
EARTHQUAKEENGINEERINGANDENGINEERINGDYNAMICS
地震波的选取方法
地震波的选取方法2010-10-20 22:32:00| 分类:默认分类|举报|字号订阅建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定,正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时Td的定义可分为两大类,一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时,即指地震地面加速度值大于某值的时间总和,即绝对值|a(t)|>k*g的时间总和,k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时,即最先与最后一个k*amax之间的时段长度,k一般取0.3~0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形,一般持续时间取结构基本周期的5~10倍。
说明:有效峰值加速度EPA=Sa/2.5 (1)有效峰值速度EPV=Sv/2.5 (2)特征周期Tg = 2π*EPV/EPA (3)1978年美国ATC-3规范中将阻尼比为5%的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平为Sa,将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱),上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。
上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV,1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
地震波的选取方法
地震波的选取方法2010-10-20 22:32:00| 分类:默认分类|举报|字号订阅建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定,正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时Td的定义可分为两大类,一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时,即指地震地面加速度值大于某值的时间总和,即绝对值|a(t)|>k*g的时间总和,k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时,即最先与最后一个k*amax之间的时段长度,k一般取0.3~0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形,一般持续时间取结构基本周期的5~10倍。
说明:有效峰值加速度EPA=Sa/2.5 (1)有效峰值速度EPV=Sv/2.5 (2)特征周期Tg = 2π*EPV/EPA (3)1978年美国ATC-3规范中将阻尼比为5%的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平为Sa,将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱),上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。
上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV,1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
时程分析法中有关地震波选取的几个注意问题
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频谱特性
历史震害表明, 在同一地区的不同建筑物遭受震害程度差异很大, 说明不同频谱组成的地
震动, 对不同自振周期的结构物在不同的条件下( 场地土、 震中距等) 会产生不同程度的震害! 地震频谱包含了一次地震动中振幅与频率之间的关系, 是地震动在频域中的特征参数 ! 地 震动的频谱特性可用功率普、 反应谱和傅立叶谱表示, 包含有谱形状、 峰值、 卓越周期等特征! 功率谱( 功率谱密度函数) 是频域中描述随机过程特性的物理量, 可以定义为地震动过程 的傅立叶幅值谱的平方值 ! 强震记录表明: 震级越大、 震中距越远, 地震动的低频分量越显著, 软土地基上地震动的卓越周期显著, 而硬土地基上的地震动记录则包含多种频率成分; 傅立叶 谱包含傅立叶幅值谱和傅立叶相位谱,分别从两个不同的角度描述了一个地震动过程的频谱 特征, 因此, 利用傅立叶谱可以从时间过程求得频率分量, 并可以完成时域和频域的变换; 而反 应谱是结构的最大动力反应, 不能反应结构的具体特性, 只能反应地震动的频谱特征, 但是地 震动反应谱在实际应用中具有重要工程意义, 因而得到广泛的研究!
左右另外从随机过程观点来看最大加速度作为一个随机量增加持时相当于增加取样方差不变的情况下最大加速度会加大从而产生较大的破坏地震动持时对结构反应的影响同时存在于非线性体系的最大反应和能量损耗积累这两种反应之中现代建筑抗震设计中采用最大反应强度或变形和积累的非线性能量损耗指标作为设计依据提出结构的双重破坏标准使过去一直被忽略或无法加以考虑的持续时间得到重视统计证明地震波持续时间与地震的强度震中距及场地土类别有一定的关系地面运动预测结构地震反应最难或最不确定的因素就是如何合理确定地面运动的过程地震地面运动通常用三个平动加速度分量来表示任何线性体系对于这三个分量的反应可以通过分别计算每个分量反应然后叠加得到于是标准的分析问题就转化为计算由于单个平动分量所引起的反应更一般的情况下当地震波通过基础传播时支座除了平动运动外还有转动运动因此地震输入的全面考虑原则上应包括平动和三个支座转动分量但是由于目前难以测定地面转动分量的大小和特性这种作用只有根据平动分量推测的量级分析对旋转运动做出假定来估计确定由地震引起结构中的有效力时最后应考虑的一个因素是在结构基底处的地面运动可以受结构自身运动的影响即在结构基底处产生的运动可能与无结构情况下观察到的自由场地的运动不同若柔软建筑物在坚固的基岩上则土与结构相互作用的影响甚小结构传给土壤的能量很少自由场地的运动可以作为基底位移的一个适合的度量
基于谱分析与RC梁桥检验的脉冲型近场地震动强度度量指标
基于谱分析与 R C梁 桥检 验 的脉 冲 型近 场 地 震动 强 度 度 量 指 标
江 辉 , 朱 唏 , 倪 永 军
北 0 0 4 ( 京 交 通 大 学 土 木 建 筑 工 程 学 院 , 京 10 4 ) 北
摘
要 :近 场 地震 动 和 远 离震 源 地 区 的地 震 地 面运 动存 在 显 著 区别 , 度 脉 冲 是 其 造 成 巨 大 震 害 后 果 的 主 要 因 速
p s s The t i o ule . rg nom e rc f nc i n s p rm p e ih h gh f e e c o p e t fd fe e tpr po to a t i u to u e i os d w t i —r qu n y c m on n s o if r n o r i nsw s i r du e n o t xitn nt o c d i t he e s i g pule sm ulto od l. T a i nt c o nt t e c m u a i e e e g m ou nd s i ain m es k ng i o a c u h u l tv n r y a nta
Ba e n S e t a An l ss a d RC i g e k s d o p c r a y i n Br d e Ch c
JANG u , Z U , NIYo g J n I H i H Xi n —u
( c o l f ii E gn e ig e ig J oo g Un v ri .B in 0 0 4 Chn ) S h o o vl n ie r 。B in i t n i s y e ig 1 0 4 , ia C n j a e t j
考虑近场脉冲型地震作用的桥梁抗震及强度指标选取分析
| 发展与创新 | Development and Innovation·240·2020年第20期考虑近场脉冲型地震作用的桥梁抗震及强度指标选取分析徐天妮(兰州工业学院土木工程学院,甘肃 兰州 730050)摘 要:明确近场脉冲型地震动的特征可为近场地区桥梁结构的抗震设计提供指导。
为此,文章通过分析近场脉冲型地震动的3个强度指标与桥梁最大响应之间的相关性,探讨桥梁结构抗震分析时强度指标的选取问题。
分析结果表明场地类别和震源机制不同,桥梁结构的最大响应呈现出明显的不同,且地震动强度指标与桥梁最大响应的相关程度不同。
因此,建议在今后进行近场脉冲型地震作用下桥梁结构抗震设计时,应根据桥梁结构自振周期、场地类别及地震的震源机制进行地震动强度指标的选取。
关键词:近场脉冲型地震动;场地类别;震源机制;强度指标中图分类号:TU997;TU973+3 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2020)20-0240-03作者简介:徐天妮,女,博士,讲师,研究方向:结构减震控制。
近场地震指场地与发震断层之间的距离在20km 以下的地震,这种地震通常表现出与远场地震完全不同的特性[1]。
震害调查显示,近场地震特别是近场脉冲型地震会加剧在该区域内的桥梁结构的震损情况[2]。
PGA 由于其简便性而成为现阶段最常见的地震动强度指标,在桥梁结构的抗震设计与分析中也应用最广,但通过研究实际震害现象发现,仅用PGA 衡量地震对结构的影响并不完善[3]。
地震动是一种振动现象,频谱特性指标与地震动峰值指标一样,均会对结构响应产生显著影响。
郝敏等[4-5]首先提出地震动的频谱特性可用多种频谱参数来表征,然后针对砌体结构和混凝土结构,分析了地震作用下两种结构破坏指数与地震动峰值指标以及频谱特性指标的相关性;叶列平等[6]选取33种地震动强度指标,分析不同自振周期结构的弹塑性响应,计算二者之间的相关系数。
通过分析发现,PGA 和短周期结构的地震弹塑性响应相关性较高、PGV 和中等周期结构的地震弹塑性响应相关性较高、PGD 仅和长周期结构的地震弹塑性响应相关性较高。
场地地震动参数的确定
6.4 场地地震动参数的确定1 场地地震动参数值(1) 场地地表地震动加速度峰值由各场地计算点的每个超越概率下三个不同相位地震动时程输入时计算得到的地表地震加速度峰值。
考虑到场地地层不均匀性,取各场地计算点不同时程加速度峰值平均值较大点结果作为该工程场地设计地震动加速度峰值,结果见表6.3.1。
鉴于50年超越概率为63%的地表设计加速度峰值较小,建议采用50年超越概率为10%的地表设计加速度峰值的三分之一作为设计用值,即分别为35.52/厘米秒,30.82/厘米秒。
(2) 场地设计地震动加速度反应谱根据地震动反应谱计算结果分别将计算点按5%阻尼比50年超越概率为63%、10%和2%对反应谱进行综合,参考建筑抗震规范取值形式及安全、经济的原则,考虑到本工程高层建筑特点,在近建筑物卓越周期附近反应谱值的衰减有所控制,设计地震加速度反应谱取如下形式:(0.04)()g c T T Tββββ⎧⎪⎪-⎪⎨⎪⎪⎪⎩m 0m m 1(-1)1+(T -0.04)(T )=000.040.046g g T s s T T T T T T T s≤≤≤≤T 为反应谱周期;0g T T 、为反应谱拐点周期;β(T )为周期T 时的反应谱值;m β为反应谱最大值;C 为衰减指数。
依据该反应谱的形式和图6.3.1中反应谱曲线确定各场地设计反应谱各参数。
图6.3.1中折线即为标定的设计反应谱曲线,场地地表的设计反应谱参数见表6.4.1,max α为地震影响系数。
2结果分析本次工作地震动参数确定的50年超越概率为10%的结果与由《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》确定该工程设计基本地震加速度(0.05g)相比较高,主要原因为获得了对沧口断裂活动性新研究成果的认识,增加了沧口潜在震源区,突出了近场区的地震危险性贡献。
设计地震分组(第二组,0.40s)有所差别主要原因是建筑物不同地层对基岩谱放大结果所致。
3场地地震动时程合成结果对归准的5%阻尼比的50年超越概率水平为63%、2%场地设计反应谱依据以上强度包络函数分别合成了不同场地三个不同相位的地表加速度时程共12条,如图6.4.1、6.4.2。
近断层脉冲型地震动强度表征
近断层脉冲型地震动强度表征全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:近断层脉冲型地震动强度表征地震是地球内部能量释放的结果,地震动是地震引起的地表运动所产生的波动。
地震动的强度表征对于地震危害评估和抗震设防至关重要。
近断层脉冲型地震动是一种特殊类型的地震动,其特点是包含有高频脉冲,具有短周期和较大幅度的地震波。
近断层脉冲型地震动通常发生在近断层区域,即活动断层附近的地震发生区域。
由于地震动的传播受到地质构造影响,当地震发生在近断层区域时,产生的地震波会经过断层的反射、折射和衍射,从而形成一种特殊的脉冲型地震动。
这种地震动具有较大的破坏性,对建筑物和基础设施造成严重的破坏。
近断层脉冲型地震动的强度表征主要包括PGA(Peak Ground Acceleration)、PGV(Peak Ground Velocity)和PGD(Peak Ground Displacement)等几个参数。
PGA是指地震波在地表上产生的最大加速度,是衡量地震动破坏性的重要指标;PGV是指地震波在地表上产生的最大速度,是反映地震波能量传递的指标;PGD是指地震波在地表上产生的最大位移,是描述地震波振幅大小的指标。
近断层脉冲型地震动的强度表征与传统的地震动强度表征有所不同。
传统的地震动强度表征主要依靠地震波的频谱特征进行分析,而近断层脉冲型地震动则更注重地震波的瞬时峰值参数。
由于近断层脉冲型地震动具有短周期和高幅度的特点,传统的地震动强度表征方法往往难以准确描述其强度。
近断层脉冲型地震动的强度表征对于抗震设防和地震灾害预防具有重要意义。
在地震灾害预防中,通过对近断层脉冲型地震动强度的分析和评估,可以确定地震灾害的潜在风险区域,为地震应急预案和抗震设防提供科学依据。
在抗震设防中,针对近断层脉冲型地震动的特点,可以采取相应的抗震措施,如增加建筑物的抗震设计强度、加固基础设施、加装减震设备等,以减少地震造成的破坏。
近断层脉冲型地震动的强度表征也是地震学和工程地震学研究的一个重要方向。
速度脉冲型近场地震作用下某混合减震结构动力响应特性研究
速度脉冲型近场地震作用下某混合减震结构动力响应特性研究赵攀宇;吴勇;战祖弘;陶安平;沈佳;曹历
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)9
【摘要】近断层地震动的速度脉冲效应对结构的抗震性能具有不利影响,我国规范对近场效应的考虑通过不同断层距的近场增大系数体现。
以距离断裂带不足5km 的某混合减震框架结构为工程背景,选取一组典型的速度脉冲型近场地震波,并用基于小波分析的识别方法进行验证,同时基于抗规选波方式考虑场地地震环境选取另一组地震波,在均满足有效持时、地震动加速度峰值、反应谱相似性的前提下,对比设防、罕遇地震下脉冲波和规范选波结构响应的差异。
结果表明:速度脉冲型地震动对近断层减震项目的结构响应有一定的放大作用,设防地震下基底剪力增大系数约为1.07,罕遇地震下基底剪力增大系数约为1.18~1.19,罕遇地震下消能元件的耗能更充分,结构构件的塑性损伤进一步发展,放大作用较设防地震更为显著;对于短周期减震结构,当选波没有区分速度脉冲地震记录同时又按抗规乘以1.5的近场增大系数时,可能高估结构的响应。
【总页数】8页(P126-133)
【作者】赵攀宇;吴勇;战祖弘;陶安平;沈佳;曹历
【作者单位】华图山鼎设计股份有限公司;西华大学土木建筑与环境学院;四川国恒建筑设计有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU318.1
【相关文献】
1.近场地震作用下采用拉索减震支座桥梁纵向地震响应特性
2.TMD-基础隔震混合控制体系在近场地震作用下的能量响应与减震效果分析
3.近场脉冲型地震动作用下TMD-基础隔震混合控制结构的减震效果分析
4.近场地震下网壳-支承结构动力响应及速度脉冲放大效应分析
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设计地震动参数
设计地震动参数设计地震动参数是指在建筑物和工程结构设计过程中考虑地震作用时所需的地震动相关参数。
这些参数包括地震峰值加速度、设计地震谱、地震作用时间历程等,它们对于结构的抗震性能和安全性起着至关重要的作用。
正确的地震动参数的选择和使用对于建筑物和工程结构的抗震设计至关重要。
设计地震动参数中最为关键的是地震峰值加速度。
地震峰值加速度是指地震过程中地面运动的最大加速度值,它是描述地震动强度的重要指标。
地震峰值加速度的大小对于结构的抗震性能产生着直接的影响,因此需要在设计中进行准确的评估和选择。
地震峰值加速度的确定需考虑地震烈度、地震震级、场地类别等因素,在工程设计中需要基于相关地震动参数计算和确定合适的数值。
设计地震谱是另一个重要的地震动参数。
地震谱是描述地震动频率成分与振幅的函数关系,通过地震谱可以对地震动频率的信息进行分析和描述。
根据地震谱,设计师能够了解在不同频率下地震作用对于结构的影响程度,从而进行合理的抗震设计。
设计地震谱的制定需考虑地震地质条件、场地特性、建筑高度和重要性等因素,需要根据相关规范和设计要求进行准确的选择和应用。
地震作用时间历程也是设计地震动参数中的重要内容。
地震作用时间历程是地震动加速度随时间的变化曲线,它能够反映地震过程中的振动特性和持续时间。
在实际抗震设计中,需要考虑地震作用时间历程对于结构的影响,因此需要合理选择适应的地震作用时间历程。
地震作用时间历程的选择需要考虑场地的特性、地震频谱、结构的动力特性等因素,需要通过相关分析和计算得出合理的结果。
设计地震动参数是抗震设计中不可或缺的重要内容,它直接关系到建筑物和工程结构的抗震性能和安全性。
在确定设计地震动参数时,需要综合考虑地震峰值加速度、设计地震谱、地震作用时间历程等多个方面的因素,确保选择合理、准确的参数进行抗震设计。
通过合理的设计地震动参数选择和应用,能够有效提高建筑物和工程结构的抗震性能,从而保障人们的生命财产安全。
抗震设计中特征周期值的选取方法
抗震设计中特征周期值的选取方法抗震设计是建筑结构设计中的重要部分,其目的是为了确保建筑在地震时能够承受地震力的作用,减少地震对建筑物和人员的危害。
在抗震设计中,特征周期值的选取是一个重要的参数,它直接关系到建筑结构的抗震能力。
特征周期是指建筑结构在地震作用下发生振动的周期。
对于具体的建筑结构,特征周期的选取需要综合考虑地震活动特点、结构的刚度、阻尼特性以及结构的动力性能等因素。
下面介绍几种常用的特征周期值选取方法。
1.公式法公式法通过一定的公式来计算特征周期值,常用的公式有刚度比法、质量比法和动力放大系数法等。
刚度比法通过结构的刚度与基础剪力刚度之比来确定特征周期值;质量比法则通过结构的质量与基础剪力质量之比来确定特征周期值;动力放大系数法通过结构的初始刚度和周期参数的乘积来确定特征周期值。
这些公式通常需要进行参数的修正和校准,以适应不同类型的结构和地震条件。
2.静力法静力法是指通过对结构在静力假设下的反应进行分析,得到结构的位移-抵抗力曲线,从而确定特征周期值。
静力法的优点是计算简单,适用范围广,适合处理简单结构。
但是静力法忽略了结构的动力特性,相对于动力法来说,精度较低。
3.动力法动力法是一种通过对结构在地震作用下的动力响应进行分析,得到结构的动力性能指标,从而确定特征周期值的方法。
动力法可以使用频率分析法、时程分析法和模态叠加法等多种方法。
频率分析法通过计算结构的振型频率和模态质量来确定特征周期值;时程分析法通过分析结构在地震荷载下的时间历程曲线,得到结构的加速度、速度和位移等响应,从而确定特征周期值;模态叠加法则是将结构的振态通过线性叠加的方法得到结构的总响应,从而确定特征周期值。
动力法在对结构的抗震性能进行评估时,具有较高的精度和较为准确的结果。
综上所述,选取特征周期值的方法有很多种,每种方法都有其各自的优缺点。
在实际抗震设计中,需要综合考虑各种因素,并根据具体的结构类型和地震条件灵活选择适合的方法来确定特征周期值,以保证设计结果的准确性和实用性。
地震动曲线的选取
地震动曲线的选取⼀、引⾔地震动曲线是描述地震动特性的重要参数,对于地震⼯程和结构安全评估具有重要意义。
地震动曲线的选取是地震⼯程研究中的⼀项重要任务,对于结构的抗震设计、抗震性能评估以及地震灾害预测等⽅⾯具有关键作⽤。
本⽂将对地震动曲线的选取进⾏全⾯探讨。
⼆、地震动曲线的基本概念地震动曲线,也称为地震加速度曲线或地震反应谱,描述了地震动强度随时间变化的规律。
它通常由两个主要参数构成:峰值加速度和持续时间。
峰值加速度表示地震动过程中最⼤的加速度值,持续时间则表示地震动过程的时⻓。
三、地震动曲线的选取⽅法在地震⼯程中,根据不同的需求和场景,有多种⽅法可以选取地震动曲线。
以下是⼏种常⽤的⽅法:1.基于历史地震数据选取:通过对历史上地震动的记录数据进⾏统计分析,选取具有代表性的地震动曲线。
这种⽅法考虑了实际地震事件的统计特性,具有较⾼的实际意义。
2.⼈⼯合成地震动曲线:根据地震学的理论知识和地震动的统计规律,通过⼈⼯合成⽅法⽣成地震动曲线。
这种⽅法可以根据研究需求定制,便于进⾏理论分析和数值模拟。
3.考虑场地条件的地震动曲线:在选取地震动曲线时,应充分考虑场地的地质构造、⼟层分布、地下⽔位等因素。
不同场地条件下的地震动曲线具有差异性,因此需要根据具体场地进⾏选取。
4.多因素综合选取:在实际应⽤中,应综合考虑多种因素选取地震动曲线,如地震事件的震级、震源深度、地表地质等因素。
通过多因素综合分析,可以更加准确地模拟实际地震事件的地震动效应。
四、地震动曲线的应⽤地震动曲线的选取在多个领域具有⼴泛的应⽤:1.结构抗震设计:在建筑结构的抗震设计中,需要依据地震动曲线进⾏结构分析和设计。
通过对结构物在地震作⽤下的反应进⾏计算和分析,评估其抗震性能,优化抗震设计。
2.基础设施抗震评估:对于桥梁、隧道、⾼速公路等基础设施,通过选取合适的地震动曲线,可以评估其在地震作⽤下的安全性。
这有助于提前发现潜在的⻛险因素,采取相应的加固措施。
地震动曲线的选取
地震动曲线的选取全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:地震动曲线是指地震过程中的地震动力学参数随时间变化的曲线图。
地震动曲线的选取是地震工程中非常重要的一环,正确选取地震动曲线可以保证结构设计的准确性和安全性。
本文将介绍地震动曲线的选取方法及其重要性。
一、地震动曲线的选取方法1.根据工程设计要求:根据工程结构的设计要求,选择合适的地震动曲线。
常见的地震动曲线包括速度时间历程、加速度时间历程等,根据具体结构的设计要求来选取合适的地震动曲线。
2.根据地震波特性:地震波的特性也是选择地震动曲线的重要因素。
地震波的震级、地震波形、频谱特性等都会影响到地震动曲线的选择。
根据地震波的特性来选取合适的地震动曲线可以更好地反映地震对结构的影响。
3.根据地震烈度:地震烈度是描述地震破坏性大小的一个重要参数,根据地震烈度的不同,地震动曲线也会有所不同。
在选取地震动曲线时,要根据地震烈度的具体数值来选择合适的地震动曲线。
4.根据地震场地分类:地震场地的分类也是选择地震动曲线的重要依据。
不同地质条件下地震波会有很大差异,根据具体地震场地分类来选择相应的地震动曲线可以更好地反映实际情况。
1.保证结构的安全性:正确选取地震动曲线可以保证结构在地震波作用下的稳定性和安全性。
选取合适的地震动曲线可以更好地评估结构的地震风险,有助于制定合理的抗震设计方案。
2.指导抗震设计:选取合适的地震动曲线可以为结构的抗震设计提供重要参考依据。
地震动曲线可以反映地震波对结构的影响,根据地震动曲线的特性可以更好地调整结构设计参数,提高结构的抗震性能。
3.提高地震评估的准确性:地震动曲线选取的准确性直接影响到地震评估结果的准确性。
正确选取地震动曲线可以更好地反映地震作用下结构的响应情况,为地震风险评估提供更为精准的数据支持。
4.符合规范要求:在抗震设计过程中,地震动曲线的选取也要符合相应的规范要求。
不同的设计规范对地震动曲线的选取有具体规定,要按照规范要求选择合适的地震动曲线进行抗震设计。
陆上地震勘探脉冲源激发同步系统检验项目及技术指标
陆上地震勘探脉冲源激发同步系统检验项目及技术指标地震勘探这个事儿,可能大家都知道,但说到脉冲源激发同步系统,哎呀,听起来就有点专业有点晦涩对吧?其实不然,说白了就是一种用来探测地下结构的工具,就像我们有时候拿雷达扫地面,地震勘探就是用类似的方法扫地下,只不过这回用的是脉冲源激发系统。
想象一下,你站在大地上,突然有个强劲的脉冲在地下打个“嗨”,地震波就像是跳水运动员一样,快速进入地下,碰到不同的物质,就会反弹回来。
这个时候,探测设备就能捕捉到这些反弹的波,然后告诉我们地下有什么东西。
是不是有点像一场地下的探险游戏?不过呢,这个系统要想好用,还得经过严格的检验,保证每次“嗨”都能准确地触发,不然效果可就打折了。
得说说这套系统的同步性,大家知道,什么叫同步吗?就是大家伙得跟上节奏,脉冲得在合适的时机出现在地面上,否则就像是大家跳舞时一个人踩点不对,其他人也跟着乱了套,结果就什么效果都没了。
所以,这套系统的检验,最基本的一条就是时间上的精准性。
你想,脉冲一发出去,地下的反应得立刻反馈回来,设备也得及时捕捉,否则一秒的差错,可能就错过了最关键的数据。
时间上的同步性就像是大家合唱时,每个音符的起落都不能错过,错了就不对味了。
再说,脉冲源的强度,嘿,这个东西也不容小觑。
如果脉冲太弱,地下的反射波根本上不来,那我们想知道地下的情况也只能等天上掉馅饼了。
强度不够的脉冲,反射波就像是稀薄的空气,薄弱得很,不容易捕捉到;但是脉冲太强,那反而会“炸”得过头,反射波强得不自然,反而给探测带来了干扰。
就像做菜时火候掌握不好,火太小,菜没熟;火太大,菜焦了。
所以这系统的强度检验,就得非常精准,既不能太强,也不能太弱,得刚刚好。
除了这些,还有一个很重要的指标,就是脉冲源的稳定性。
大家想一下,这系统就像是个跑步的运动员,如果他半路崴了脚或者是累得喘不过气来,怎么跑得快?脉冲源的稳定性也是一样,得保证每次发出的信号都稳定不变,不能因为某一次的“失误”就导致整体结果不靠谱。
地震设计加速度反应谱的主要参数
地震设计加速度反应谱的主要参数一、地震场地条件:地震场地条件是描述地震波在地表传播过程中遇到的地质条件和土壤特性。
地震场地条件对地震波的传播、衰减和放大具有重要影响。
常见的地震场地条件包括岩石地、沉积软土地和深厚软土地等。
地震场地条件的不同会导致地震波的频率特性、振幅特性和持续时间等参数发生变化。
二、设计地震动参数:设计地震动参数是指用于描述地震波在地震事件中的主要动力学特性的参数。
主要包括峰值加速度、峰值速度和峰值位移等。
这些参数取决于地震发生的位置、规模和距离等。
在地震工程设计中,通常使用设防地震参数和设计地震动谱。
设防地震参数是在设计过程中用来确定建筑物在地震事件中所需承受的最大地震力。
主要包括地震区划、地震烈度和设防烈度等级等。
地震区划是根据地震活动性和地震地理分布特征将地区划分为不同等级。
地震烈度是对地震破坏程度进行定量评估的参数。
设防烈度等级是根据建筑物的使用功能和重要性等因素来确定的。
设计地震动谱是根据历史地震记录进行统计和分析得到的地震动参数。
地震动谱描述了地震波在其中一点的频率和振幅特性。
常见的设计地震动谱包括周期谱和地震加速度响应谱。
周期谱是通过将地震记录进行傅里叶变换得到的频率-振幅关系曲线。
地震加速度响应谱是通过将地震波输入到结构模型中,模拟结构的反应,得到不同周期下的峰值加速度。
三、结构类型:结构类型是指建筑物的结构形式和特点。
地震设计加速度反应谱需要根据不同的结构类型进行选择和调整。
常见的结构类型包括砖混结构、钢混结构、钢结构和木结构等。
不同结构类型的抗震性能、刚度、周期和阻尼等参数不同,需要根据实际情况进行选择和确定。
四、性能目标:性能目标是指结构在地震力作用下达到的抗震性能要求。
根据不同的结构类型和使用功能,可以设置不同的性能目标。
常见的性能目标包括安全性能、亲密性能和可用性能等。
安全性能是指在设计地震动水平下,结构能够保持不会倒塌或严重破坏的能力。
亲密性能是指结构在地震作用下能够保持基本完好,但可能需要进行维修和修复。
地震系数和地震影响系数
动力系数、地震系数和地震影响系数
地震影响系数是城市小区规划和工程地震安全评价的一个重要参数,由于受地下岩体条件影响,难以准确确定地震影响系数,常规方法得到的地震影响场难以满足城市和重大工程抗震的精度要求,如何分析基岩条件对地震影响系数的影响是地震安全评价的关键工作之一。
《建筑抗震设计规范》采用加速度反应谱计算地震作用。
取加速度反应绝对最大值计算惯性力作为等效地震荷载F,F=αG,α为地震影响系数,G为质点的重量。
规范中用曲线形式给出了α的确定方法,α曲线又称为地震影响系数曲线。
α为地震影响系数,是多次地震作用下不同周期T,相同ζ阻尼比的理想简化的单质点体系的结构加速度反应与重力加速度之比,是多次地震反应的包络线,是所谓标准反应谱或平均反应谱。
它是两项的乘积即地震系数k(地震动峰值加速度与重力加速度之比)和结构物加速度的放大倍数β(结构反应加速度反应谱与地震动最大加速度之比)。
α为地震影响系数,α(T)=S a(T)=K×β(T),S a(T)为加速度设计反应谱,K 为地震系数K=a/g,β(T)为放大系数谱。
αMAX为地震影响系数最大值。
T为结构自振周期。
Tg为特征周期,根据场地类别和近震、远震采用。
增量动力分析中地震动强度参数的有效性研究
增量动力分析中地震动强度参数的有效性研究苏宁粉;周颖;吕西林;康灵果【摘要】分别对一6层规则框架、一规则超高层和一不规则超高层结构进行增量动力分析,以峰值加速度PGA、峰值速度PGV、峰值位移PGD、弹性加速度谱Sa(T1)、速度谱Sv(T1)、位移谱Sd(T1)、Cordova等提出的参数S*以及周颖等提出的参数S12和S123为地震动强度参数,所有楼层的最大层间位移角为工程需求参数,通过对数空间的线性回归,以系数R3为指标,对比分析这些参数的有效性.结果表明,反应谱参数的有效性均优于PGA;PGD有效性最差;对规则结构,S*的有效性高于Sa(T1)和PGA;对不规则结构,低于Sa(T1)但高于PGA;对考虑高阶振型影响的地震动强度参数,考虑振型数越多,有效性越高;对超高层结构,PGV的有效性最好;而对6层框架,PGV的有效性仅次于S*,显著高于其他参数.%The result of incremental dynamic analysis (IDA) is described by intensity measure (IM) and engineering demand parameter (EDP).Choosing different IM and EDP will get different IDA curves.The choice of IM has great effect on the result of IDA.In this paper,a six story regular reinforced concrete frame structure and two high-rise structures (one regular and one irregular) are taken as examples to conduct IDA.Nine IMs are selected.They are:(1) peak ground motion acceleration (PGA);(2) peak ground motion velocity (PGV);(3) peak ground motion displacement (PGD);(4) spectral acceleration at the structure's first-mode period Sa(T1,ξ) (ξ is damping ratio);(5) spectral velocity at the structure's first-mode period Sv(T1,ζ);(6) spectral displacement at the structure's first-mode period Sd(T1,ξ);(7) S* proposed by Cordova;(8) S12 and (9) S123 proposed by Zhou and Su before.Themaximum peak inter-story drift angle is selected as EDP.Through linear regression in logarithmic space,factor R2 is taken as indicators to check the efficiency of candidate IMs in the IDA.The results show that the elastic spectra based IMs are more efficient than PGA and PGD is the worst one.For regular struc tures,S* is more efficient than Sa(T1,ζ) and PGA.For irregular structures,S* is better than PGA but worse than Sa(T1,ξ).The efficiency of IMs that take higher modes influence into consideration depends on the numbers of considered modes.The more modes are involved,the more efficient the IM is.PGV is the most efficient IM for high-rise structure and the one second only to S* for the six-story frame structure.【期刊名称】《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(048)006【总页数】7页(P846-852)【关键词】增量动力分析;地震动强度参数;有效性;基于性能的地震工程【作者】苏宁粉;周颖;吕西林;康灵果【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;华陆工程科技有限责任公司,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TU313.3;TU973.14新一代基于性能地震工程(Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE)的概率框架[1]中,需要大量的计算分析,得到结构在给定地震动参数(Intensity Measure, IM)时工程需求参数(Engineering Demand Parameters, EDP)的条件互补累积分布函数,即指定IM水平下,EDP超过某一设定值的条件概率.增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA)法通过统计分析,从概率意义上评价在不同地震危险性水平下的结构性能,是实现PBEE概率框架中结构反应分析的最有前景的一种方法[2].然而,IDA统计结果受所选择的地震波及其数量、用于绘制IDA曲线的IM和EDP的影响,从而影响结构抗震性能评估结果.可以通过增大地震波数量提高评估结果的准确性,但计算量同时也显著增加.研究表明,当采用合适的IM和EDP参数,可以显著降低IDA曲线的离散性.即可以在不增加计算量的前提下,通过选择合适的参数进行数据处理,也可获得具有相同置信水平的统计结果.最大层间位移角θmax能较好反映结构的破坏程度,常作为EDP进行IDA分析.近年来各国学者从不同角度对IM参数展开研究,总结IM参数所应具备的基本性质[3-4],提出适用于不同情况的IM参数,主要可分为两大类:标量型和矢量型.标量型指通过一个参数表征的地震动强度.如峰值加速度(Peak Ground Motion Acceleration, PGA)、结构基本周期对应的弹性加速度谱Sa(T1,ξ)(ξ为结构阻尼比)等.矢量型指由两个参数组成的向量形式的地震动强度参数,向量型地震动强度参数相比标量型地震动强度参数可提供更多的信息,并可将各影响因素分开考虑,相对于综合型的单一标量型地震动强度参数其意义更为明确[5].纵观这些参数,基本组成单位仍然是峰值加速度/速度/位移和加速度/速度/位移反应谱.还有研究表明,基于速度的地震动强度参数相对于传统的基于加速度的地震动强度参数有一定的优势[5].日本是以峰值速度(Peak Ground Motion Velocity, PGV)作为烈度的物理标准,而包括我国在内的很多国家抗震设计时均采用 PGA作为主要参数指标,相应峰值速度的研究尚存空缺[5].目前国内已有学者建议采用PGV 作为抗震计算的地震动强度指标[6].在IDA分析中,鲜有采用PGV作为地震动强度参数,其适用性有待进一步研究.本文通过算例分析,以PGA、PGV、峰值位移(Peak Ground Motion Displacement, PGD)、结构基本周期对应的弹性加速度谱Sa(T1,ξ)(ξ为结构阻尼比)、速度谱Sv(T1,ξ)、位移谱Sd(T1,ξ)、Cordova 等提出的双参数地震动强度参数S*[7]以及作者在文献[2]中提出的参数 S12和 S123为研究对象,通过在对数空间的线性拟合,以拟合判断系数R2为考核指标,对比分析这些IM参数在IDA分析中的有效性.1 地震动强度参数的有效性地震动强度参数的有效性是指,能使在指定的地震动强度条件下工程需求参数结果的离散性相对较小,从而在不降低精度的前提下,减少估计条件概率 G[EDP︱IM]时所需的地震动记录数量和非线性分析次数[2].从工程应用角度出发,增量动力分析曲线的离散性关系到统计结果的置信水平以及获得同样置信水平统计结果所需的计算量,是评价地震动强度参数优劣的最重要因素.2 分析方法仅以IM参数的有效性作为考核指标,按以下步骤评价各地震动强度参数的优劣:(1) 选择有代表性结构,建立弹塑性分析模型.选择 ABAQUS进行结构的弹塑性分析.梁、柱及支撑等构件采用梁单元B31模拟,剪力墙和楼板采用壳单元 S4R模拟.梁单元混凝土本构采用Mander模型,编制材料子程序UMAT;壳单元混凝土本构采用损伤塑性模型;钢材采用双线型动力硬化模型,考虑包辛格效应,强屈比取 1.2,极限应力所对应的极限塑性应变取 0.025.采用显式算法进行弹塑性时程分析.详见文献[8].(2) 选择输入地震动记录,按照PGA比例调幅进行增量动力分析.首先根据场地类型的划分在美国PEER强震记录数据库中初选地震波,然后按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)[9]确定相应的设计反应谱,通过结构基本周期所对应的谱值与设计反应谱相近的原则选波.文献[10]表明,10~20条波即可获得对地震需求足够精度的估计.综合考虑计算量,本文选择 15条地震波进行增量动力分析.分析时逐一对所选择的地震动记录以 PGA为地震动强度参数进行调幅,地震波沿结构弱轴方向单向输入.(3) 将 PGA 换算为 PGV、PGD、Sa(T1,ξ)、Sv(T1,ξ)、Sd(T1,ξ)、S*、S12和S123,绘制 IM-EDP 曲线.其中:式中:α、β和γ分别为对应于T1、T2和T3的振型参与质量系数比,m1、m2和m3分别为对应于T1、T2和T3的振型参与质量系数,ξ为阻尼比(下文书写时省略ξ).需要说明的是,分析时选择 PGA作为地震动强度参数进行调幅,但采用其它地震动强度参数,如Sa(T1),绘制结构的IDA曲线时,无需重新进行大量的运算,只需要计算出各地震波相应于输入PGA的Sa(T1)值.选择所有楼层的最大层间位移角θmax为EDP.根据结构弱轴方向的前几阶周期以及各地震动记录的频谱特性,换算某一确定地震动记录在PGA调幅为某一确定数值时相应的其他各IM参数值.(4) 在对数空间对lnIM-lnEDP进行线性回归,以R2值为评价指标对比IM参数的有效性.如果直接从IM-EDP曲线簇上定量确定IM参数的有效性,则需要计算任意IM值条件下EDP数据的离散性.而计算数据总是有限,必须通过插值计算,势必会引入误差.研究表明[11],IM-EDP符合对数正态分布,即 lnIM-lnEDP符合线性分布规律,这点在本文算例中也被证明.因此,在对数空间,使用最小二乘法得到lnIM-lnEDP的最佳线性拟合y = mx + b和判定系数R2.R2为y的估计值与实际值之比,范围在0到1之间.如果为1,则样本有很好的相关性,y的估计值与实际值之间没有差别.相反,如果判定系数为 0,则回归公式不能用来预测y 值.R2是表示回归分析公式的结果反映变量间关系的程度的标志,也是反映样本数据离散程度的一个指标,其值越接近 1,说明数据离散程度越小.因此,通过R2值对比IM参数的有效性.3 算例分析3.1 算例结构设计及有限元模型3.1.1 算例1:6层钢筋混凝土框架六层钢筋混凝土框架结构,标准层平面如图 1所示.图1 六层RC框架结构平面布置图Fig.1 Plan layout of 6-story RC frame底层层高4.2 m,其余各层3.6 m,结构总高22.2 m.所有柱截面为550mm×550 mm;所有梁截面为300 mm×550 mm;楼板厚100 mm.混凝土强度等级均为C30;梁柱纵筋均采用HRB400钢筋,箍筋采用HPB300钢筋.屋面恒载8.5 kN/m2,活载2.0 kN/m2;楼面恒载8.0 kN/m2,活载2.0kN/m2.抗震设防烈度8度,地震分组为第一组,场地类别为III类.结构阻尼比为0.05.根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010),采用中国建筑科学研究院PKPM工程计算软件对结构进行配筋设计.结构有限元分析模型如图2所示,结构X向的前三阶周期分别为1.148 s、0.362 s和 0.198 s.图2 6层RC框架计算模型Fig.2 Finite element analytical model of 6-story RC frame3.1.2 算例2:规则超高层结构某型钢混凝土(SRC)框架-钢筋混凝土(RC)核心筒结构,标准层平面如图3所示.层高4 m,共50层,结构总高200 m,高宽比为5.楼板厚120 mm,核心筒墙体厚度1~20层1 000 mm、21~35层800 mm、36~50层 600 mm,梁柱构件尺寸详见文献[12].核心筒和柱的混凝土强度等级为 C60;楼板混凝土强度等级为C35;SRC柱中钢骨和型钢梁的钢材等级为Q345.楼面恒载5.0 kN/m2,活载 2.0 kN/m2.抗震设防烈度 8度,地震分组为第一组,场地类别为 III类.结构阻尼比为 0.04.风荷载计算基本风压0.5 kN/m2,场地粗糙类型C.舒适度验算基本风压:0.3 kN/m2.根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010),采用中国建筑科学研究院PKPM工程计算软件对该结构进行配筋计算.结构有限元分析模型如图4,结构Y向前三阶周期为4.48 s、1.115 s、0.477 s.图3 算例2结构标准层平面图Fig.3 Plan layout of structure 2图4 算例2结构有限元分析模型Fig.4 Finite element analytical model of structure 23.1.3 算例3:不规则超高层结构某立面收进复杂超限高层建筑,如图5所示,主体结构高244.8 m,结构上、中、下三部分平面尺寸分别为28.5 m×54.0 m、52.5 m×54.0 m和60.0 m×60.0 m.其主要抗侧力体系为型钢混凝土框架和钢筋混凝土核心筒结构,在 46层设置环桁架作为加强层.核心筒和框架柱的混凝土强度为C60,楼面梁和楼板的混凝土强度为C35.结构钢材等级为Q345.该结构位于上海地区,抗震设防烈度为7度,场地类别为 IV类.该结构属于高度超限,平、立面不规则结构.详细信息参考文献[2].结构有限元分析模型如图6,结构X向前三阶周期为4.403 s、1.813 s、0.759 s.图5 结构立面收进效果Fig.5 Rendering view analysis of setbacks in elevation图6 算例3结构ABAQUS弹塑性分析模型 Fig.6 Elasto-plastic model of thestructure 33.2 地震波选择根据每一个算例结构的场地类别以及结构基本周期点处对应的谱值与设计反应谱相匹配的原则,分别选择 15条地震动记录对三个算例结构进行IDA分析.所有强震记录来源于PEER强震记录数据库.地震动详细信息见文献[12].3.3 增量动力分析及参数有效性对比以算例1为例说明分析过程.将所选15条地震波分别按PGA进行调幅,调幅后PGA分别为:0.035 g、0.07 g、0.1 g、0.2 g、0.3 g、0.4 g、0.5 g、0.6 g、0.7 g、0.8 g……并根据计算结果选择是否需要进一步增加 PGA进行更多次计算.地震动输入方向为结构弱轴方向,即X向.计算完成后,提取每次分析所得θmax,绘制PGA−θmax曲线簇,如图7(a).然后,在对数空间内对ln(PGA)-ln(θmax)进行线性回归分析,得到判定系数R2值,如图7(b).再将PGA换算为PGV、PGD、Sa(T1)、Sv(T1)和 Sd(T1),并分别按公式(1)、(2)和(3)计算S*、S12和S123,绘制不同IM参数时的IDA曲线簇,如图8(a)-15(a).由图可知,IM参数不同,IDA曲线簇也不同;lnIM-lnEDP符合线性分布规律.通过线性回归分析,得出R2值,见图8(b)-15(b).限于篇幅,不列出算例2和算例3的IDA曲线簇,将三个算例结构、9个IM参数的R2值汇总于表1.R2值越接近1,说明对应的IM参数在IDA分析时数据离散性最小,最具有效性.图7 算例1结构以PGA为IM参数时的IDA曲线及R2值Fig.7 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is PGA图8 算例1结构以PGV为IM参数时的IDA曲线及R2值Fig.8 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is PGV图9 算例1结构以P G D为I M参数时的I D A曲线及R2值Fig.9 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is PGD图10 算例1结构以Sa(T1)为IM参数时的IDA曲线及R2值Fig.10 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is Sa(T1)图11 算例1结构以Sv(T1)为IM参数时的IDA曲线及R2值Fig.11 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is Sv(T1)图12 算例1结构以Sd(T1)为IM参数时的IDA曲线及R2值Fig.12 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is Sd(T1)图13 算例1结构以S*为IM参数时的IDA曲线及R2值Fig.13 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is S*图14 算例1结构以S12为IM参数时的IDA曲线及R2值Fig.14 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is S12图15 算例1结构以S123为IM参数时的IDA曲线及R2值Fig.15 IDA curves and R2 analysis of structure 1 when IM is S123表1 三个算例结构、9个IM参数的 R2值汇总Tab.1 R2 values for three structures and 9 IMs算例IM PGA PGV PGD Sa(T1) Sv(T1) Sd(T1) S* S12 S123算例1:6层规则框架 0.874 9 0.914 6 0.651 4 0.881 6 0.879 4 0.881 9 0.917 2 0.886 0 0.890 2算例2:规则超高层 0.890 9 0.928 5 0.584 7 0.919 5 0.927 3 0.919 4 0.924 1 0.924 1 0.926 6算例3:不规则超高层 0.830 0 0.929 0 0.584 4 0.872 5 0.918 4 0.870 8 0.859 5 0.913 4 0.924 0由上表可得以下规律:(1) 无论多、高层,规则与否,峰值位移PGD的有效性显著低于其他备选参数;(2) 三个反应谱参数中,加速度反应谱 Sa(T1)和位移反应谱 Sd(T1)的有效性基本相当;对超高层结构它们低于速度反应谱Sv(T1),对多层框架结构,高于Sv(T1);无论多、高层,规则与否,反应谱参数的有效性均优于峰值加速度PGA;(3) 对规则结构,Cordova等提出的双参数地震动强度参数S*的有效性高于Sa(T1)和PGA;对不规则结构,有效性低于Sa(T1),但高于PGA;(4) 无论多、高层,规则与否,与Sa(T1)相比,作者在文献[2]中提出的基于弹性加速度反应谱、可以考虑高阶振型影响的多参数形式 IM 参数 S12和S123,有效性 S123>S12>Sa(T1).这说明 IM 参数考虑振型数量越多,有效性越好;(5) 对超高层结构峰值位移 PGV的有效性最好;而对多层框架结构,PGV的有效性也仅次于S*,显著高于其他参数.4 结论文章分别对一个 6层规则钢筋混凝土框架结构、一个规则超高层结构和一个不规则超高层结构进行增量动力分析,并选择9个地震动强度参数绘制IDA曲线,通过在对数空间的线性拟合,以拟合判断系数R2为考核指标,对比分析这些IM参数在IDA分析中的有效性.分析表明,结构基本周期对应的反应谱参数的有效性均优于峰值加速度PGA;峰值位移 PGD的有效性显著低于其他备选参数;对于高层及超高层结构的增量动力分析,在选择IM参数时,应考虑高阶振型的影响;无论多、高层,规则与否,峰值速度 PGV均具有很好的有效性,在增量动力分析选择IM参数时,若仅考虑有效性,建议采用峰值速度PGV作为地震动强度参数.参考文献 References[1] MOEHLE J, DEIERLEIN G G. A framework methodo- logy for performance-based earthquake engineering [C]//Proceedings of the 13th World Conference on Earthquake Engineering, Canada:Vancouver,B.C.,2004.[2] 周颖, 苏宁粉, 吕西林. 高层建筑结构增量动力分析的地震动强度参数研究[J].建筑结构学报,2013,34(2):53-60.ZHOU Ying, SU Ningfen, LÜ Xilin. Study on intensity measure of incremental dynamic analysis for high-rise structures [J]. Journal of Building Structures, 2013, 34(2):53-60.[3] BAKER J W. Vector-valued ground motion intensity measures for probabilistic seismic demand analysis[D].Stanford: Stanford University, 2006.[4] LUCO N, CORNELL C A. Structure-specific scalar intensity measures for near-source and ordinary earthquake ground motions[J]. Earthquake Spectra, 2007, 23 (2):357-392.[5] 周颖, 励勐劼. 增量动力分析地震动强度参数研究综述[J]. 结构工程师. 2014, 30(6): 199-204.ZHOU Ying, LI Mengjie. State of the art of intensity measures for incremental dynamic analysis[J]. Structural Engineers, 2014, 30(6): 199-204.[6] 陆新征, 叶列平, 缪志伟. 建筑抗震弹塑性分析——原理、模型与在ABAQUS, MSC.MARC和SAP2000上的实践[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009.LU Xinzheng, YE Lieping, MIAO Zhiwei. Elasto-plastic analysis of buildings against earthquake——theory, model and implementation on ABAQUS, MSC, MARC and SAP2000 [M]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2009.[7] CORDOVA P P, DEIERLEIN G G, MEHANNY S S F, et al. Development ofa two-parameter seismic intensity measure and probabilistic assessment procedure [C]//Proceedings of the 2nd U.S.-Japan Workshop on Performance-Based Earthquake Engineering for Reinforced Concrete Building Structures, Japan : Sapporo, 2000.[8] 苏宁粉, 吕西林, 周颖, 等. 某立面收进复杂高层建筑结构抗震性能评估[J]. 浙江大学学报(工学版), 2012,46(10): 1893-1899, 1931.SU Ningfen, LÜ Xilin, ZHOU Ying, et al. Seismic behavior of a super-tall building with setbacks in elevation[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science),2012,46(10): 1893-1899,1931.[9] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑抗震设计规范:GB 50011-2010[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.Ministry of Housing and Urban-Rural Development of People’s Republic of China. Code for seismic design of buildings: GB 50011-2010[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2010.[10] SHOME N. Probabilistic seismic demand analysis of nonlinear structures [D]. Stanford: Stanford University,1999.[11] JALAYER F, CORNELL C.A. A technical framework for probability-based demand and capacity factor design(DCFD) seismic formats [R]. Report No. 2003/08, Pacific Earthquake Engineering Research Center, College of Engineering, University of California Berkeley, 2004.[12] 苏宁粉. 增量动力分析法评估高层及超高层结构抗震性能研究: [D]. 上海: 同济大学, 2012.SU Ningfen. Seismic Performance Evaluation of Tall and Super-Tall Structures by Using Incremental Dynamic Analysis [D]. Shanghai: Tongji University, 2012.。
近场脉冲型地震动对装配式地铁地下车站结构地震响应分析
近场脉冲型地震动对装配式地铁地下车站结构地震响应分析摘要:以北京金安桥套筒连接装配式地铁地下车站为背景,利用ABAQUS有限元软件建立土-结构二维数值模型,通过输入近场脉冲型地震动,分析该装配式地铁车站在地震作用下的响应。
结果表明:车站结构套筒连接端部在地震作用下会产生较大的应力集中,其中侧墙底部最为明显;该装配式车站中柱为最先损坏的部位,且其塑性损伤区域主要集中在套筒连接区域端部。
关键词:地铁地下车站;装配式结构;地震响应;地震动特性预制装配式结构符合现代化建筑的发展趋势,是我国未来建筑结构发展的重要方向之一。
目前,我国在预制装配式地铁车站方面已经有了初步的应用,学者们也对其抗震性能做了一定的研究。
对于装配式地铁地下车站结构而言,其抗震性能除了与自身特性有关之外,还与地震动特性密切相关。
因此,本文以金安桥套筒连接装配式地铁地下车站为研究对象,分析在近场脉冲型地震动对该装配式车站结构的地震响应影响。
1工程概况金安桥地铁车站为预制装配式地铁车站结构试点工程,该地铁车站为双层双柱三跨箱型结构,采用预制与现浇相结合的施工工艺。
其中车站底板采用现浇施工,中间板、顶板采用叠合构件,中柱采用预制构件,侧墙采用预制构件与现浇混凝土结构相结合的形式,车站中柱和侧墙的预制构件和现浇结构间通过灌浆套筒连接。
车站主体结构采用C40混凝土,车站主体结构的横断面宽22.9m,高14.3m,顶板厚度为0.7m,顶板覆土厚约4m,中板厚度为0.4m,侧墙厚度为0.7m,底板厚度为0.8m,中柱为0.7m×0.9m的矩形截面柱,车站标准段横截面形式如图1所示。
图1车站主体结构横断面图该工程场地属于Ⅱ类场地,抗震设防烈度为8度,设计基本加速度为0.2g,设计地震分组为第二组。
2 装配式地铁地下车站模型根据杜修力等的研究[1],套筒连接构件连接可靠,在试验加载过程中先后浇混凝土接触面间没有出现相对滑移,而预制构件与现浇构件的破坏区别主要是由于套筒区域与非套筒区域的刚度差导致。
地震作用下掉层钢框架结构抗倒塌能力分析
地震作用下掉层钢框架结构抗倒塌能力分析
刘杰;伍云天;姜学忠;李永昌
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)3
【摘要】采用PERFORM-3D程序对掉层钢框架结构进行了抗震倒塌能力研究。
考虑不同的掉层情况和结构措施,设计了2个普通钢框架结构模型和4个掉层钢框架结构模型(其中2个模型带拉梁加强),利用增量动力分析方法对上述钢框架模型进行了易损性分析和抗震倒塌能力评估。
结果表明,掉层钢框架结构的抗震倒塌能力与掉层数关系不大;采用拉梁加强的掉层钢框架,上接地侧的抗震倒塌能力和抗震倒塌安全储备性能有所提高,但掉层侧的抗震倒塌能力和抗地震倒塌安全储备降低;增加拉梁的数量对该类结构影响不大,但会改变其破坏模式;上接地侧倒塌模式下,上接地一层是上接地侧最薄弱的楼层;掉层侧倒塌模式下,上接地二层是掉层侧最薄弱的楼层。
【总页数】8页(P118-125)
【作者】刘杰;伍云天;姜学忠;李永昌
【作者单位】重庆大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.4;TU311.2
【相关文献】
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第29卷第1期2019年3月湖南工程学院学报Journal of Hunan Institute of EngineeringVol.29.No.1Mar.2019 近场脉冲型地震下增量动力分析烈度指标的选择*黄佳梅(湖南工程学院建筑工程学院,湘潭411104) 摘 要:合理选择烈度指标IM是基于性能的抗震设计理论的关键.为了研究近场脉冲型地震下合理的烈度指标,以一座常规5跨连续梁桥为例,用增量动力分析方法对OpenSEES软件所建立的有限元分析模型进行一系列非线性动力分析,结果表明:近场脉冲型地震下,不建议采用峰值加速度PGA作为烈度指标,建议采用基本周期对应的谱加速度Sa(T1)或峰值速度PGV.关键词:桥梁抗震;近场脉冲型地震;增量动力分析;烈度指标中图分类号:U442.55 文献标识码:A 文章编号:1671-119X(2019)01-0086-050 前言近场地面运动记录主要有两个方向,一个是与地震破裂带垂直的方向,另一个是与地震破裂带平行的方向,前者有明显的速度脉冲,而后者则没有.一般无特殊说明,近场地震主要是指有明显速度脉冲的地面运动[1].近场脉冲型地震动对工程结构具有很大的破坏性,其对结构的影响主要体现在高能量的速度脉冲上.研究表明,与非脉冲型地震动相比,脉冲型地震动增大了结构的位移响应,而这种位移需求的增大极有可能引发结构的破坏[2].与远场地震记录相比,近场脉冲地震动弹性反应谱的加速度敏感区较宽,在长周期阶段可能出现比较大的加速度反应谱值.因此无论对地震学家还是结构工程学家来讲,近场地震动的特征以及如何在工程结构的设计中考虑其影响都是非常重要的研究课题.增量动力分析中,曲线的离散性问题一直是热门研究点.离散性的减小不仅有助于降低地震分析样本的数量,也能增加中位估计曲线的可靠性.为了降低曲线的离散性,通常可通过合理选择烈度指标来实现[3];能表征地震波强度的参数很多,常用的有地面峰值加速度PGA和结构基本周期对应的谱加速度Sa(T1),此外还有谱速度PGV、峰值速度SV等.Vamvatsikos[4]针对IDA曲线的离散现象进行了基于分位值的结构抗震性能评估,对比了Sa(T1)与PGA分别作为IM函数时的IDA曲线,结果显示Sa(T1)比PGA有更好的收敛效果.To-thong[5]将弹性反应谱延伸到非线性领域,但是塑性反应谱隐含了地震波频谱特性与结构的非线性性能之间的耦合作用,这使常用的地震灾害区划图变得复杂.Mehanny[6]提出了一种双参数模型,将Sa(T1)替换为能够考虑基本周期延长(被称为周期滑移)的烈度指标S*=Sa(T1)1-αSa(Tf)α,并针对4种典型建筑结构,8条地震记录的IDA统计分析得到:Tf=2T1以及α=0.5时IDA曲线簇收敛程度最好.杨成[7]等通过对S*中参数α及Tf进行修正,提出了渐变参数控制的烈度指标.但是,对于烈度指标的研究一般很少对地震波加以区分,而是单纯依靠对地震动强度指标进行选择和修正,而没有地震波的类型及频谱特性进行更深入的研究.而已有研究表明,对于近场脉冲型地震,加速度反应谱值已经不足以预计结构的响应,研究学者们建议采用峰值地面速度、峰值地面位移、塑性谱位移甚至采用矢量烈度指标(例如同时考虑谱*收稿日期:2018-08-30基金项目:湖南省教育厅科学研究资助项目(17C0402).作者简介:黄佳梅(1986-),女,硕士,讲师,研究方向:桥梁抗震.DOI:10.15987/ki.hgbjbz.2019.01.020第1期黄佳梅:近场脉冲型地震下增量动力分析烈度指标的选择加速度与其他参数)来表征地面运动烈度.本文以一座常规5跨连续梁桥为例,用增量动力分析方法对OpenSees软件所建立的有限元分析模型进行非线性动力分析,研究5种常见的烈度指标下IDA曲线的离散性,最终提出近场脉冲地震下合理的烈度指标.1 分析模型本文以一座等跨径规则连续梁桥为例,整体概况如图1所示.用美国太平洋地震工程研究中心(PEER)主导研发的OpenSees软件建立全桥分析模型.图1 算例桥梁(等跨径连续梁桥) 算例桥梁采用双柱式桥墩,墩柱采用相同的截面及配筋形式,几何直径为1.5m,配筋率为1.47%.有限元模型中,主梁用弹性梁单元进行模拟.由于桥墩是地震中的耗能构件,因此桥墩采用弹塑性纤维梁单元进行模拟,纤维单元中混凝土和钢筋的力学性能分别采用Concrete01和Steel01来模拟.桥台处支座为滑动式橡胶支座,桥墩处为普通板式橡胶支座.结构的阻尼比按5%计算,基本周期为T1=2.14s.2 地面运动的选取本文所选地面运动记录来源于美国太平洋地震中心强震数据库(PEER Ground Motion Database),12条选自FEMA P695中推荐的近场地震波,其余12条选自Baker用小波分析法得到的近场脉冲波[8],共24条地面运动记录,其反应谱如图2所示.图2 文中所用的24条地震波反应谱3 增量动力分析增量动力分析是通过对选择的多条地震波,以调幅的形式,将每条地震波缩放成一组不同强度的地震波,并对结构进行非线性动力分析,以此来分析结构在不同地震强度下的抗震性能.本文的研究中,考虑到近场地震具有高能量速度脉冲的特点,在分析中以PGV为调幅指标,调整PGV使其在20~250cm/s之间等步长变化,步长根据不同情况设置为10cm/s或20cm/s.目前国内外规范中常用的地震动强度指标主要有PGA、PGV以及结构基本周期所对应的反应谱值(Sa(T1,5%)),其中PGA是最早采用也是目前使用最广泛的地震动强度指标,目前在日本常用PGV,美国多采用Sa(T1,5%).本文选择5种地震动强度指标为研究对象,如表1所示.表1 本文考虑的5种烈度指标烈度指标(IM)描述PGA峰值地面加速度PGV峰值地面速度PGD峰值地面位移Sa(T1)基本周期处对应的弹性谱加速度S*=Sa(T1)1-αSa(Tf)α双周期弹性谱加速度78 湖南工程学院学报2019年本文在考虑结构损伤时,暂时仅考虑桥墩的破坏情况,且在设计桥墩的截面及配筋时,通过合理构造措施避免桥墩发生剪切破坏的可能,认为桥墩仅发生弯曲破坏.结构的损伤主要可以用多种指标来衡量,如节点位移、截面变形指标等.根据震害经验,1#、4#桥墩会先于2#、3#桥墩破坏,因此本文选取1#墩底的曲率为损伤指标.4 计算结果与分析4.1 弯矩-曲率关系桥墩截面弯矩-曲率关系分析结果如图3所示,可知桥墩达到破坏时的极限曲率为0.0167/m.图3 桥墩截面弯矩-曲率关系4.2 不同烈度指标对应的IDA曲线分别以表1中所选的5种烈度指标为基础作IDA曲线,如图4所示.图4 不同烈度指标下1#墩底最大曲率IDA曲线88第1期黄佳梅:近场脉冲型地震下增量动力分析烈度指标的选择 为了对上述5组分别以不同烈度指标构建的IDA曲线的离散性进行比较,引入Iervolino和Cor-nell等人的研究成果[9],假定结构的地震需求服从对数正态分布,即认为DM和IM之间服从如下关系式:DM=a·IMb(1)式中,a,b分别为估计的参数,可以通过最小二乘回归分析得到,为了计算方便,通常式(1)可以转换成式(2)的线性回归函数:ln(DM)=c+bln(IM)(2)线性对数拟合结果如图5所示.图中1#墩底最大曲率的对数用ln(Curvature)表示.表2给出了对线性拟合中的相关参数a,b的均值和标准差进行了统计,并用皮尔森相关系数r是用来反映两个变量ln(DM)和ln(IM)之间线性相关程度的统计量.r的绝对值越大表明相关性越强.图5 不同烈度指标下IDA分析结果的线性对数拟合情况98 湖南工程学院学报2019年 拟合结果表明:所选择的5种IM参数中,以基本周期所对应的谱加速度Sa(T1)作为IM参数,拟合参数c,b的标准差最小,皮尔逊相关参数r最接近于1,表现最差的是PGA.双周期对应的谱加速度S并未优于基本周期所对应的谱加速度Sa(T1).因此,对于近场脉冲型地震,不建议采用PGA作为烈度指标,建议采用Sa(T1)或者PGV.表2 线性拟合情况变量 c值 b值 均值标准差均值标准差皮尔森相关系数rln(PGA)1.53472 0.26938 0.39242 0.05009 0.41158ln(PGV)7.0503 0.1239 0.49251 0.02304 0.7765ln(PGD)1.67608 0.19187 0.54848 0.03567 0.66323ln[Sa(T1)]1.77017 0.05195 0.57171 0.00966 0.95962ln(S)2.00658 0.08219 0.56769 0.01528 0.906065 结论本文以一座常规5跨连续梁桥为例,用OpenS-EES软件建立有限元分析模型,选取24条近场脉冲型地震动对模型进行增量动力分析,根据IDA曲线及计算数据的线性对数拟合结果可知:近场脉冲型地震下,不建议采用峰值加速度PGA作为烈度指标,建议采用基本周期对应的谱加速度Sa(T1)或峰值速度PGV.参 考 文 献[1] 江 义,杨迪雄,李 刚.近断层地震动向前方向性效应和滑冲效应对高层钢结构地震反应的影响[J].建筑结构学报,2010,32(9):103-110.[2] 张海明,易伟建,邝世杰.带脉冲效应近场纪录的概率地震反应分析[J].武汉理工大学学报,2010,32(9):184-187.[3] Vamvatsikos D.Seismic Performance,Capacity and Relia-bility of Structures as Seen Through Incremental DynamicAnalysis[D].Stanford:Stanford University,2002.[4] Tothong P,Luco N.Probabilistic Seismic Demand A-nalysis Using Advanced Ground Motion IntensityMeasures[J].Earthquake Engineering &StructuralDynamics,2007,36(13):1837-1860.[5] Mehanny S S,Cordova P P.Development of a Two-parameter Seismic Intensity Measurer and ProbabilisticAssessment Procedure[J].Journal of Engineering andApplied Science,2004,51(2):233-252.[6] 杨 成,潘 毅,赵世春,等.烈度指标函数对IDA曲线离散性的影响[J].工程力学,2010,27(S1):68-72.[7] Baker J W.Quantitative Classification of Near-FaultGround Motions Using Wavelet Analysis[J].Bulletin of theSeismological Society of America,2007,97(5):1486-1501.[8] Iervolino I,Cornell C A.Probability of Occurrence ofVelocity Pulses in Near-Source Ground Motions[J].Bulletin of the Seismological Society of America,2008,98(5):2262-2272.Intensity Measure of Incremental Dynamic Analysis UnderNear-field Pulse EarthquakeHUANG Jia-mei(College of Building Engineering,Hunan Institute of Engineering,Xiangtan 411104,China)Abstract:Intensity measure(IM)is a key problem of performance-based seismic design.In order to study reason-able intensity measure under near-field pulse earthquake,a conventional 5span continuous bridge is taken as anexample,using OpenSEES software to build a finite element model and incremental dynamic analysis method toperform a series of nonlinear dynamic analysis.The results show that under the near-field pulse earthquake,thepeak acceleration PGAis not recommended as an intensity measure,while the spectral acceleration correspondingto the fundamental period Sa(T1)and the peak velocity PGVis recommended.Keywords:seismic resistance of bridges;near-field pulse earthquake;incremental dynamic analysis;inten-sity measure09。