近断层地震作用下重大工程结构响应分析研究
建筑结构的地震响应分析
建筑结构的地震响应分析地震是一种破坏性的自然灾害，对建筑结构造成的威胁不容忽视。
为了确保建筑物的安全性和稳定性，地震响应分析成为建筑工程领域中重要的研究方向之一。
本文将探讨建筑结构的地震响应分析，并介绍几种常见的分析方法。
一、地震响应分析的重要性地震作用是建筑物面临的主要外力之一，地震响应分析的目的是通过计算和分析建筑结构在地震中的动力响应，包括位移、速度、加速度等参数，以评估建筑物在地震荷载下的安全性和稳定性。
地震响应分析对建筑工程的设计、施工和维护具有重要意义。
通过分析建筑结构在地震中的响应，可以指导工程师优化结构设计，提高建筑物的抗震能力。
此外，地震响应分析还有助于评估和监测已有建筑物的结构健康状况，为维修和改造提供科学依据。
二、常见的地震响应分析方法1. 动力弹性法动力弹性法是一种基于线性弹性假设的地震响应分析方法。
它通过将地震荷载转化为等效静力荷载，然后在结构的动力特性和静力计算基础上，利用弹性力法进行计算，得到结构的动态响应。
动力弹性法具有简便、快速的优势，适用于较简单的建筑结构。
然而，由于其基于线性弹性假设，不能考虑材料非线性和结构非弹性的影响，因此在分析复杂结构时需谨慎使用。
2. 时程分析法时程分析法是一种更为精确的地震响应分析方法，它通过建立结构和地震波的耦合动力方程，考虑结构的非线性特性和地震波的时变性，模拟结构在地震期间的动态响应。
时程分析法能够更准确地预测结构的位移、速度和加速度等参数的时域变化规律，对复杂的结构和地震波有较好的适应性。
然而，时程分析法的计算复杂度较高，需要大量的计算资源和精确的地震波输入，因此在实际工程中的应用较为局限。
三、地震响应分析的关键技术地震响应分析的准确性和可靠性受到多个技术因素的影响，其中包括以下几个关键技术：1. 地震波选取地震波是地震响应分析中的重要输入参数，合理选择地震波对分析结果的准确性至关重要。
通常根据当地地震记录和设计要求，选择相对应的地震波进行分析。
近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标
第43卷第1期2013年1月东南大学学报（自然科学版）JOURNAL OF SOUTHEAST UNIVERSITY（Natural Science Edition）Vol．43No．1Jan．2013doi：10．3969/j．issn．1001－0505．2013．01．037近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标耿方方1丁幼亮1谢辉1李爱群1宋建永2李万恒2王玉倩2（1东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，南京210096）（2交通运输部公路科学研究院，北京100088）摘要：选取国内外13次地震的26个近断层地震动记录，研究适用于长周期结构的地震动强度指标．采用时程分析法计算了自振周期3．0 8．0s的单自由度结构的加速度、速度和位移响应，研究了峰值加速度、均方根加速度、峰值速度、均方根速度、峰值速度与峰值加速度比、峰值位移和均方根位移与这些响应最大值的相关性．在此基础上以宿迁某高层隔震建筑为对象，进一步考察实际长周期结构的最大地震响应与地震动强度指标的相关性．研究结果表明：不同地震动强度指标与长周期结构最大响应的相关性差别很大，加速度型地震动强度指标的相关性最差，速度型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈差，位移型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈好．相比峰值加速度和峰值速度强度指标，近断层地震动作用下长周期结构时程分析时，选择位移型地震动强度指标用于选择和调整地震动输入更为合理．关键词：地震动强度指标；近断层地震动；时程分析；相关系数中图分类号：TU375文献标志码：A文章编号：1001－0505（2013）01-0203-06Ground motion intensity indices for long period structures subjectedto near-fault ground motionGeng Fangfang1Ding Youliang1Xie Hui1Li Aiqun1Song Jianyong2Li Wanheng2Wang Yuqian2（1Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structures of Ministry of Education，Southeast University，Nanjing210096，China）（2Research Institute of Highway Ministry of Transport，Beijing100088，China）Abstract：26suites of near-fault ground motions which are collected in the13earthquakes were adopted to investigate the ground motion intensity indices applicable for long period structures．The ac-celeration，velocity and displacement responses of SDOF systems with the natural period from3．0to8．0s were calculated using the time history analysis．Then the correlations between the maximum respon-ses and the ground motion intensity indices including the peak ground acceleration，root-mean-square of acceleration，peak ground velocity，root-mean-square of velocity，the ratio of peak ground velocity to peak ground acceleration，peak ground displacement，root-mean-square of displacement were ana-lyzed．Furthermore，the correlation between the maximum responses of a high-rise isolation building in Suqian and these intensity indices were analyzed．The results show that the different intensity indices have various correlations with the maximum responses of long period structures．The correlations of ac-celeration-related intensity indices are the worst and the correlations of velocity-related intensity indices become worse with the increase of period，whereas the correlations of displacement-related intensity in-dices show high linearity with the increase of period．In contrast to the peak ground acceleration and peak ground velocity，displacement-related intensity indices are more reasonable to be used for selec-ting and adjusting ground motion inputs for time history analysis of long period structures subjected to near-fault motions．Key words：ground motion intensity index；near-fault ground motion；time history analysis；correla-tion coefficient收稿日期：2012-05-07．作者简介：耿方方（1983—），女，博士生；丁幼亮（联系人），男，博士，副研究员，博士生导师，civilding@163．com．基金项目：国家自然科学基金资助项目（51178100）、“十二五”交通运输重大科技专项资助项目（2011318223170）、江苏省自然科学基金资助项目（BK2011141）、江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师资助项目、东南大学重大科学研究引导基金资助项目．引文格式：耿方方，丁幼亮，谢辉，等．近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标［J］．东南大学学报：自然科学版，2013，43（1）：203－208．［doi：10．3969/j．issn．1001－0505．2013．01．037］近年来，近断层地震动的脉冲效应引起了各国学者的广泛关注和重视．1979年的Imperial Valley 地震、1995年的Kobe地震和1999年的Chi-Chi地震等均为中等强度的地震，但对房屋建筑和桥梁造成极大破坏．从获得的地震记录分析发现，近断层地震地面运动的动力脉冲效应显著．已有研究表明，近断层脉冲型地震动对长周期结构（例如大跨桥梁、减震结构、隔震结构等）可能会产生比较大的破坏［1－3］．因此，有必要研究近断层地震动作用下长周期结构的动力时程分析方法．结构动力时程分析时，需要确定合理的地震动强度指标，依据其选择和调整地震动输入，使得不同地震动输入下的时程分析结果差异减小．我国结构抗震时程分析中普遍使用的地震动强度指标是地面运动峰值加速度PGA．然而，近年来的研究表明，仅用PGA指标是很不完善的［4－9］．Neumann［4］认为采用地面运动峰值速度PGV比PGA更能体现地震动强度等级，目前日本就采用PGV作为烈度的物理标准．Housner等［5］指出，地震动强度指标的选择应能够描述地震动特性对结构地震反应的影响．因此，针对近断层地震动的速度脉冲效应，如何确定合理和较好地适用于长周期结构的强度指标，是长周期结构抗震时程分析法的关键问题之一．本文选取了国内外13次地震中26个近断层地震动记录，研究适用于长周期结构的地震动强度指标．由于短周期、中等周期和长周期结构三者的界定并不十分明确，本文将周期3．0s以上划入长周期范围进行讨论．首先详细考察周期3．0 8．0s 的单自由度结构的最大相对位移响应（简称最大位移响应）、最大相对速度响应（简称最大速度响应）、最大绝对加速度响应（简称最大加速度响应）与3类共7种不同地震动强度指标的相关性，进而以宿迁某高层隔震建筑为对象，计算实际长周期结构的最大地震响应与地震动强度指标的相关性．在此基础上提出近断层地震动作用下长周期结构的合理地震动强度指标，为近断层地区长周期结构的抗震分析和抗震设计提供依据．1近断层脉冲型地震动大量的地震动观测资料表明，近断层地区的地震地面运动明显不同于远离震源地区的地震地面运动．近断层地震动具有方向性效应和永久地面位移效应，其速度时程和位移时程具有大幅值、长周期、短持时的特点．速度脉冲是近断层地震动的主要特征，1992年Landers地震、1994年Northridge 地震、1995年Kobe地震以及1999年Kocaeli地震和Chi-Chi地震都观测到带有速度脉冲的近断层地震动．速度脉冲可能对近断层的长周期结构有巨大的潜在破坏能力，为此，本文选取了13次地震中26个近断层地震记录的加速度时程、速度时程和位移时程（见表1），在此基础上研究适用于长周期结构的地震动强度指标．表113次地震中26个近断层地震记录的名称序号地震名称记录名称1Chi-Chi，Taiwan，China（1999年）CHY101-N2Erzincan，Turkey（1992年）ERZ-NS3Imperial Valley（1979年）H-E04230，H-E05230，H-E06230，H-E07230 4Kobe（1995年）TAK000，TAZ000，TAZ0905Kocaeli，Turkey（1999年）DZC270，GBZ0006Landers（1992年）LCN2757Loma Prieta（1989年）LGP0008Morgan Hill（1984年）HVR2409Northridge（1994年）JEN022，NWH360，RRS228，SCE018，SCS142，SPV270，SYL36010Parkfield（1966年）C0206511San Fernando（1971年）PCD16412Superstitn Hills（B）（1987年）B-PTS22513Tabas，Iran（1978年）TAB-LN，TAB-TR2单自由度体系分析2．1地震动强度指标根据地震动强度指标的物理意义，本文选取3类共7种地震动强度指标：①加速度型地震动强度指标，包括峰值加速度PGA、均方根加速度a rms；②速度型地震动强度指标，包括峰值速度PGV、峰值速度与峰值加速度比V/A、均方根速度v rms；③位移型地震动强度指标，包括峰值位移PGD、均方根位移d rms．具体指标含义如下［10－11］：1）峰值加速度PGA峰值加速度PGA是最早提出来的，也是最直观的地震动强度指标，它主要反映了地震动高频成分的振幅，取决于震源局部特性、传播路径和局部场地条件等的影响，而很难全面反映震源整体特性．PGA的数学表达式为PGA=max a（t）（1）式中，a（t）为地震动加速度时程．2）均方根加速度arms均方根加速度a rms反映了强地震动峰值和频谱的影响，数学表达式为arms=1Td∫T d［a（t）］2d槡t（2）式中，T d为地震动总持时．402东南大学学报（自然科学版）第43卷http：//journal．seu．edu．cnhttp ：//journal．seu．edu．cn3）峰值速度PGV峰值速度PGV 的数学表达式为PGV =max v （t ）（3）式中，v （t ）为地震动速度时程．4）峰值速度与峰值加速度比V /A地震动峰值速度与峰值加速度是由频率成分不同的地震动分量引起的，并且各自具有不同的衰减特性．为兼顾考虑地震动峰值速度与峰值加速度的影响，有学者建议采用峰值速度与峰值加速度比V /A 作为一种强度指标，其数学表达式为V A =max v （t ）max a （t ）（4）5）均方根速度v rms均方根速度v rms 的数学表达式为v rms =1T d∫T d［v （t ）］2d 槡t（5）6）峰值位移PGD峰值位移PGD 的数学表达式为PGD =max d （t ）（6）式中，d （t ）为地震动位移时程．Riddell ［6］对常用的地震动强度指标研究后认为，与PGD 相关的指标在长周期范围内最适用．7）均方根位移d rms均方根位移d rms 的数学表达式为d rms =1T d∫T d［d （t ）］2d 槡t （7）2．2单自由度体系最大响应与地震动强度指标的相关性以单自由度弹性体系为对象，自振周期T 为3．0 8．0s ，阻尼比取为0．05．采用时程分析法计算单自由度体系的最大位移响应、最大速度响应和最大加速度响应，在此基础上采用线性拟合的方法研究单自由度体系最大响应与地震动强度指标的相关性．采用相关系数R 表征地震动强度指标与最大地震响应的相关性．时程分析时依据相关性较好的地震动强度指标调整地震记录就可以较好地反映地震动破坏势．图1和图2是周期为3．0和6．0s 的单自由度体系最大加速度响应与地震动强度指标的相关性．从图中可以看出：1）加速度型地震动强度指标（包括峰值加速度和均方根加速度）与单自由度体系最大响应的相关性较差，周期3．0和6．0s 的相关系数均小于0．3．图1单自由度体系周期为3．0s 时最大加速度响应与地震动强度指标的相关性502第1期耿方方，等：近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标http ：//journal．seu．edu．cn图2单自由度体系周期为6．0s 时最大加速度响应与地震动强度指标的相关性2）速度型地震动指标中，峰值速度和均方根速度与周期3．0s 的结构最大响应相关性较好，其相关系数分别为0．7319和0．8396，与周期6．0s 的结构最大响应相关性变差，其相关系数分别为0．5689和0．7285．峰值速度与峰值加速度比与单自由度体系最大响应的相关性较差，周期3．0和6．0s 的相关系数均小于0．15．3）位移型地震动指标（包括峰值位移和均方根位移）与周期3．0s 的结构最大响应的相关性较好，分别为0．7309和0．7851，与周期6．0s 的结构最大响应的相关系数增强，达到0．9018和0．9656．图3是单自由度弹性体系自振周期T 在3．0 8．0s 范围变化时，地震动强度指标与最大地震响应的相关系数R 变化曲线．从图中可以看出：1）加速度型地震动强度指标随着结构周期从3．0s 变化至8．0s ，其相关系数逐渐增大后又逐渐降低，相关系数最大值小于0．6，说明近断层地震动作用下对于长周期结构不宜采用加速度型地震动强度指标．2）速度型地震动强度指标中，峰值速度与峰值加速度比这一指标的相关系数变化与加速度型指标类似，相关系数最大值小于0．6；峰值速度和均方根速度的相关系数逐渐减小，当结构周期达到5．0s 以后趋于平稳，峰值速度和均方根速度的相关系数分别稳定在0．55和0．70左右．3）位移型地震动强度指标随着结构周期增大，其相关系数逐渐增大，当结构周期达到5．0s 以后趋于平稳，峰值位移和均方根位移的相关系数分别稳定在0．90和0．95左右．4）对7种指标综合分析比较，均方根位移指标的相关性较好，因此近断层地震动作用下对于长周期结构的动力时程分析，建议采用均方根位移指标选择和调整地震动输入．3高层隔震结构分析以宿迁某高层隔震建筑为例，进一步讨论近断层地震动作用下地震动强度指标与最大地震响应的相关性．由上述分析可知，峰值加速度、均方根加速度和峰值速度与峰值加速度比这3种指标的相关性最差，因此，本节将重点分析峰值速度、均方根速度、峰值位移、均方根位移这4种指标的相关性．宿迁某高层剪力墙住宅位于地震高烈度区，抗震设防烈度为8度，设计基本加速度为0．30g ，设602东南大学学报（自然科学版）第43卷http ：//journal．seu．edu．cn图3单自由度体系最大响应与地震动强度指标的相关系数计地震分组为第1组，建筑总高度为52．93m ，其中地上18层，地下1层．动力特性分析表明，该隔震结构的X 向和Y 向一阶振动周期分别为3．819和3．851s．采用表1的26个近断层地震动记录，并将地震记录的加速度峰值统一调整为多遇地震的加速度1．1m /s 2和罕遇地震的5．1m /s 2．以峰值调整后的26个地震动作为输入，并采用ETABS 有限元软件计算隔震结构的最大地震响应．限于篇幅，本节给出了X 水平方向地震动输入下隔震结构的X 向地震反应分析结果．图4给出了隔震结构X 向底层最大剪力与地震动强度指标的相关性．表2给出了隔震结构的X图4底层最大剪力与地震动强度指标的相关性702第1期耿方方，等：近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标向底层最大剪力、顶层位移和隔震层位移与地震动强度指标的相关系数．可以看出，多遇和罕遇地震作用下峰值位移和均方根位移的相关性均要优于峰值速度和均方根速度，这与本文2．2节的分析结果是一致的．根据上述分析，近断层脉冲型地震动作用下长周期结构（周期3．0s以上）采用位移型地震动强度指标，特别是均方根位移指标更为合理．表2隔震结构最大地震反应与地震动强度指标的相关系数地震动强度指标多遇地震罕遇地震底层最大剪力顶层位移隔震层位移底层最大剪力顶层位移隔震层位移PGV0．70580．75320．74760．75310．75140．7512 v rms0．82020．81850．82070．82780．82830．8246 PGD0．89750．89490．89870．89940．89720．9029d rms0．90600．90380．90590．90900．90860．9091 4结语针对近断层地震动的速度脉冲效应，确定合理的地震动强度指标是长周期结构抗震时程分析法的关键问题之一．本文选取了国内外13次地震中的26个近断层地震动记录，研究适用于长周期结构的地震动强度指标．详细考察周期3．0 8．0s 的单自由度结构的最大地震反应与加速度型、速度型和位移型地震动强度指标的相关性，进而以宿迁某高层隔震建筑为对象，计算实际长周期结构的最大地震响应与这些强度指标的相关性．研究结果表明：加速度型地震动强度指标的相关性最差，速度型强度指标随着结构周期的增加其相关性越差，位移型强度指标随着结构周期的增加其相关性越好．相比峰值加速度和峰值速度强度指标，近断层地震动作用下长周期结构时程分析时，选择位移型地震动强度指标用于选择和调整地震动输入更为合理．需要指出，本文仅对所选择的地震动强度指标与长周期单自由度结构和隔震结构体系响应的相关性做了研究分析，对这些地震动强度指标与大跨桥梁、减震结构等长周期结构最大响应的相关性还需要做进一步的验证研究．参考文献（References）［1］谢俊举，温增平，李小军，等．基于小波方法分析汶川地震近断层地震动的速度脉冲特性［J］．地球物理学报，2012，55（6）：1963－1972．Xie 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关于近场地震影响的思考
关于近场地震影响的思考经过几年的云南结构人的不懈努力，隔震结构设计在各设计院都已经越来越熟悉。
从研究生毕业到现在笔者也一直在进行隔震结构设计，过程中笔者参与了住房和城乡建设部课题建筑隔震设计施工管理措施研究、省里的地方规程《建筑工程叠层橡胶隔震支座性能要求和检测规范》、《建筑工程叠层橡胶隔震支座施工及验收规范》、《隔震工程专用标识技术规程》等等。
但是在不断的学习和工作中仍然有不少的问题会突然间冒出来，下面这个是我在有一年的云南结构年会做的一个思考，但这么多年来这个问题一直困扰着我，我也在工作中一直不断寻求更加清晰的解决方法来指导自己的设计。
现在贴出来算是抛砖引玉，后面我会再把自己最近的想法做个阐述。
一、近场地震影响问题的提出采用隔震技术能明显提高结构的抗震性能，因此隔震结构在高烈度地区的应用越来越多。
昆明市东川区（设防烈度为9度，0.40g ）城区内的很多房地产、学校、医院等工程都采用了隔震技术，而东川区整个城区距离小江断裂带的距离几乎均在10km范围内。
国内外虽然对于近断层地震影响的研究还不够充分，但从震害及相关研究分析表明，其对结构抗震性能的影响不能忽略，尤其是对于长周期结构如隔震结构的影响很大。
我国规范、规程中对如何考虑近场影响的做了如下规定：(1)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.10.3 条建筑结构的抗震性能化设计应符合的要求，其中包括对处于发震断裂两侧10km以内的结构，地震动参数应计入近场影响，5km以内宜乘以增大系数 1.5,5km以外宜乘以不小于1.25的增大系数。
(2)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第12.2.2条规定，当处于发震断层10km以内时，输入地震波应考虑近场影响系数，5km以内取1.5，5km以外可取不小于1.25。
条文解释中提到，当隔震结构位于发震断裂主断裂带10km以内时，要求各个设防类别的房屋均应计及地震近场效应。
(3)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010附录L.1.3条提到近场系数的概念。
结构体系的地震响应分析与减震设计
结构体系的地震响应分析与减震设计结构体系的地震响应分析与减震设计地震是自然界的一种常见自然灾害，对建筑物和结构物的破坏具有极大的破坏性。
为了保证建筑物和结构物在地震发生时能够有足够的抗震能力，地震响应分析和减震设计成为了建筑工程中非常重要的一部分。
地震响应分析是在地震加载下，对结构体系进行力学响应分析的过程。
通过地震响应分析，可以评估结构体系的抗震能力，确定结构体系在地震荷载下的应力和变形分布情况，从而判断结构体系的破坏程度和安全性。
地震响应分析的目标是确定结构体系的动力特性，包括振动周期、模态形态等参数，并计算结构体系在地震加载下的响应。
地震响应分析通常采用数值模拟的方法，常见的方法有等效静力法、模态叠加法和时程分析法等。
等效静力法是将地震加载转化为静力加载，通过等效静力加载计算结构体系的响应。
模态叠加法是将结构体系的振动模态分解为若干个简谐振动模态，并按照一定的叠加比例进行组合，计算结构体系的响应。
时程分析法是通过数值积分的方法，以时程为基础，模拟结构体系在地震加载下的响应。
减震设计是指通过在结构体系中引入减震装置，改变结构体系的刚度和阻尼特性，从而降低结构体系在地震加载下的响应。
减震设计的目标是使结构体系能够在地震发生时保持较小的变形和应力，减小破坏程度，提高结构体系的抗震能力。
常见的减震装置有摩擦减震器、液体减震器、弹簧减震器等。
摩擦减震器是一种通过摩擦力来降低结构体系响应的装置。
它通常由上下两个金属板组成，中间涂有摩擦材料，通过调整摩擦力的大小来改变结构体系的刚度和阻尼特性。
液体减震器是一种通过流体的黏性耗散能量来降低结构体系响应的装置。
它通常由一个密封的容器和内部充满流体组成，当结构体系发生振动时，流体的黏性阻力能够吸收和消耗振动能量。
弹簧减震器是一种通过弹簧的弹性变形来降低结构体系响应的装置。
它通常由一个弹簧和一个质量块组成，当结构体系发生振动时，弹簧的弹性变形能够吸收和消耗振动能量。
大型变电站在近断层地震动作用下的地震反应分析
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大 型 变 电 站 在 近 断 层 地 震 动 作 用 下 的 地 震 反 应 分 析
文 波，曹 猛 ，牛荻涛
变 电站 的 主 厂 房 结 构 楼 面 上 一 般 都 放 置 有 荷 载较 大 的 电气 设 备 ，以往 对 变 电站 的 抗 震 性 能 分 析未 考 虑 主 体 结 构 和 电 气 设 备 之 间 的 相 互 作 用 ， 仅将 电气 设 备 等 效 荷 载 化 ，作 为 荷 载 加 以 考 虑 。 但 相关 研 究 结 果 表 明 ＿ ，变 电 站 主 厂 房 作 为 一 种 ８ Ｊ
０ 引言
近年来 国内外 发 生 的一 系列 破 坏性 地 震 （ ９ ４ １９ 年美 国北 岭地 震 、１９ ９ ５年 日本 阪神 地 震 、１ ９ ９ ９年 我 国台湾 集集地 震 ） ，尤 其是 ２ ０ ０ ８年 ５月 １ 日发 ２ 生在 我 国 四 川 省 汶 川 的 Ｍ８ ０级 特 大 地 震 及 ２ １ ． ００ 年 １月 １ 日海 地 Ｍ７ ３级 大 地 震 均 造 成 了惨 重 的 ２ ． 人员 伤亡 和 巨 大 的 经 济 损 失 ，并 对 电 力 系 统 造 成 重创 ¨ 。与历 史上其 它大 地震 相 比较 ，这 几 次地 震 的最显 著 特 点 之 一 就是 地 震 发 生 地 点 距 离 城 市 较 近 ，地 震 动具 有 明显 的 速 度 脉 冲运 动 特 征 ，致 使 城 区地 震 烈 度 很 高 。 由于 脉 冲型 近 断 层 地震 动 具 有强 烈 的破 坏 作 用 ，其 运 动 特 征 及 对 工 程 结 构 的影 响 已成 为地 震工 程界 关注 的 问题之 一 ｌ 。作 ４ Ｊ 为生 命线 系统 的 重要 组 成 部 分 ，变 电 站 的 抗 震 性 能优 劣直 接 关 系到 国 民经 济 及 社 会 生 活 的 正 常 运 行 。近 断层地 震 动 对 变 电站 造 成 何 种 影 响 ，影 响 的严重程 度 如 何 ，都 是 值 得 特 别 关 注 的 问 题 。本 文 基于 大量 实 际 近 断 层 地 震 动 记 录 ，对 变 电站 在 近 断层 地震 动作 用下 的地震 反应 进行研 究 。 Fra bibliotek ３ ６灾
近断层地震动作用下 框架结构的地震响应分析
98YAN JIUJIAN SHE近断层地震动作用下框架结构的地震响应分析Jin duan ceng di zhen dong zuo yong xiakuang jia jie gou de di zhen xiang ying fen xi李醒龙近几年，我国出现了多次地震灾害事件，从集集地震到汶川地震。
近断层的地震灾害的作用往往具有一定的特殊性，会对工程建筑结构造成极大破坏。
在事故灾害中，绝大多数的财产损失严重的地震区域，以近断层地区的地震较为集中。
所以进一步探究框架结构在近断层地震作用下的具体响应规律以及破坏形态是非常关键的，为在近断层土地周围建筑物的结构抗震设计和减少近断层地震带来的危害提供一定帮助。
近断层地震作用下的建筑结构，探究地震波对框架结构的具体影响不仅在理论层面上具有十分关键的作用，同时也有利于后续阶段的相关抗震工程项目的建造。
2008年，四川汶川发生M8.3级地震，地震波及了大半个中国地区以及亚洲多个国家，在辽宁，上海，中国香港，中国澳门，泰国，越南，巴基斯坦均有震感。
在地震中，破坏面积10万km 2，造成了近七万人死亡，近四万人受伤，约两万人失踪。
地震造成的直接经济损失约8452亿元人民币。
对灾害进行评估时，发现震中附近区域遭受的破坏性较为严重，近断层地面运动会产生大幅度，长周期的速度脉冲。
近断层地面运动导致了近断层地面运动的反应谱与远场地面运动反应谱比较，近断层地面运动的加速度较大，且是长周期性的。
一、近断层地震的定义近断层地震是发生在距离断层距较小的区域，与震级和断层距相关，同时与断裂机制以及断层特性也有一定的关联。
研究人员把距离断层破裂面小于20公里的区域看做近断层区域。
近断层地震有两个显著的特点：（1）由断裂机制和断裂扩散方向决定的方向性效应；方向性效应与断层的破裂方向，破裂速度，断层面的滑动方向，观测点的位置等因素有关，当破裂方向和断层面的滑动方向为同方向时，方向性效应也较为明显。
近断层地震脉冲效应对大跨度桥梁地震响应的影响
如表 ３所 示 ， 加 速 度 脉 冲 为 主 导 的 Ｒｎｌｉ 以 ｉａ ｄ
输入 引起 悬索 桥各 关键 部 位 的位 移 响 应 与 Ｅｃ ｎ ｏ ｌｅ ｔ ｒ 波 的结果 比较 接 近 ， 别 部 位 甚 至 还 小 ， 是 以 滑 个 但
冲效 应为 主导 的 Ｔｕ７ ｃ０６输 入却 激 起 了塔 梁 连接 处 ３～ ４倍 的位 移 响应 ； 与此 同 时 ， 向输 入 下 塔 顶 的 纵 位 移却 相差 不 大 ， 且 位 移 量 也 相 比较 小 ， 说 明 而 这 塔 本 身 的振 动 不是 引起 如 此 大 纵 向相 对 位 移 的 主 要 原 因 。另 外 ， 由表 ２可 见 ， 管 悬 索 桥 的一 阶 周 尽 期最 长 ， 到 ２ ， 达 １Ｓ但模 态 是 横桥 向 的 ， 第 二 阶 纵 而
长周 期结 构也许 并 不合适 。因此 ， 采用 Ｃ ＷＢ获得 加速 度 时程记 录 ， 通 过 积分 和 二次 积 分获 得 速度 和具 并 有 明显滑 冲效应 的位移 时程 ， １为 以上各 记录 的相关 信息 。 表
表 １ 所 用 地 震 波 信 息
因 Ｅｃｎ ｏＮ ｌ ￣ Ｓ记 录 的加 速度 峰值 在 ０ ３ ｅ ．ｇ左右 ， 因此 以上所有 记 录均按 加速 度峰 值调 整到 ０ ３ 图 １ ．ｇ， 为相应 的 ５ 阻尼 比 的加 速度 和位 移反 应谱 。考 虑 到 大跨 度 桥 梁 的周 期 很 长 ， ％ 因此 反 应谱 曲线 包含 了直
ｔ、 ｏｔ ｉｇ 、 ｏｅＬｍｉａｄＣ ｉｈ） 分 展示 了此 类地 震 异 于远 场 地 震 的 显 著脉 冲特 点 及其 对 土木 工 ａＮ ｒ ｒ ｅ Ｋ ｂ 、ｚ ｔ ｎ ｈＣ ｉ充 ｈｄ
程结 构 产生 的 灾难 性破 坏 ， 引起 了 国际地 震工 程 界 和土 木工 程 界对 该类 地 震 动本 身及 其 作用 下 结 构 的抗
地震作用下桥梁结构的抗震设计
地震作用下桥梁结构的抗震设计桥梁作为交通运输的重要枢纽，在地震作用下的安全性至关重要。
地震可能导致桥梁结构的损坏甚至倒塌，严重影响救援和灾后重建工作。
因此，对桥梁结构进行科学合理的抗震设计是保障桥梁安全的关键。
一、地震对桥梁结构的影响地震是一种突发的自然灾害，其释放的能量以地震波的形式传播。
当地震波到达桥梁所在地时，会对桥梁结构产生多种影响。
首先是水平地震力的作用。
水平地震力会使桥梁产生水平位移和加速度，导致桥墩、桥台等构件承受较大的弯矩和剪力。
如果这些构件的强度和刚度不足，就可能发生开裂、屈服甚至破坏。
其次是竖向地震力的影响。
虽然竖向地震力通常比水平地震力小，但在某些情况下，如近断层地震或大跨径桥梁中，竖向地震力也不可忽视。
它可能导致桥梁支座脱空、梁体与墩台的碰撞等问题。
此外，地震还可能引起地基土的液化、滑坡等现象，削弱桥梁基础的承载能力，导致桥梁整体失稳。
二、桥梁结构抗震设计的原则为了确保桥梁在地震作用下的安全性，抗震设计应遵循以下原则：1、多道防线原则在桥梁结构中设置多个抗震防线，当第一道防线失效后，后续的防线能够继续发挥作用，从而提高桥梁的抗震能力。
例如，墩柱可以作为第一道防线，当墩柱破坏后，支座、伸缩缝等构件能够起到一定的耗能作用。
2、能力设计原则通过合理的设计，使桥梁结构的各个构件在地震作用下能够按照预定的方式屈服和破坏，避免出现脆性破坏和不合理的破坏模式。
例如，应确保桥墩的塑性铰出现在预期的位置，并且具有足够的变形能力。
3、整体性原则注重桥梁结构的整体性，使各个构件之间能够协同工作，共同抵抗地震作用。
例如，通过合理设置系梁、盖梁等构件，增强桥墩之间的连接，提高桥梁的整体刚度和稳定性。
三、桥梁结构抗震设计的方法1、静力法静力法是一种简单的抗震设计方法，它将地震作用等效为一个静态的水平力，作用在桥梁结构上。
这种方法适用于规则、简单的桥梁结构，但对于复杂的桥梁结构，其计算结果可能不够准确。
近断层地震动作用下隧道响应的强度指标研究
近断层地震动作用下隧道响应的强度指标研究王伟1，张磊2，汪俊诚3（1. 湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉430000；2. 天津轨道交通线网管理有限公司，天津300000；3. 河海大学，江苏南京210098）摘要：在结构抗震性能分析过程中，不同的地震动强度参数的选取对分析结果会有不同的影响，合理地选取地震动对结构地震响应影响的评价参数关乎分析的准确性。
因此建立了隧道动力有限元模型，引入了土体的非线性动力本构，选取了40组脉冲地震动进行剔除速度脉冲处理，通过在模型底部水平向输入，得到加速度、位移和应力响应；选择了15个地震强度参数与响应参数进行相关性分析。
研究结果表明：（1）部分加速度型强度指标和速度型强度指标与地震作用下结构响应参数高度相关，但位移型强度指标与地震作用下结构响应几乎不相关，断层距RR���与地震结构响应呈现负相关，且相关性较小；（2）第一自振周期相关的强度指标参数与结构响应之间的相关性最为显著，适用于任何地震动作用下隧道结构的时程分析；而与0.1～0.5s周期内加速度谱SS�相关的强度指标参数与脉冲地震动的结构响应相关性差，与非脉冲地震动的结构响应有一定的相关，不适合作为脉冲型地震动强度指标。
关键词：隧道工程；方向性脉冲地震动；地震动强度指标；数值分析中图分类号：U452 文献标识码：A 文章编号：1673-6478（2023）03-0188-07 Study on Intensity Measures for the Response of Tunnel to Near-Fault SeismicWANG Wei1, ZHANG Lei2, WANG Juncheng3(1. Hubei Provincial Water Resources and Hydropower Planning, Survey and Design Institute, Wuhan Hubei430000, China; 2. Tianjin Rail Transit Network Management Co., Ltd., Tianjin 300000, China;3. Hohai University, Jiangsu Nanjing 210098, China)Abstract: In the process of structural seismic performance analysis, different parameters of ground motion strength will have different effects on the analysis. Rational selection of parameters to evaluate the impact of ground motion on structural seismic response is related to the accuracy of the analysis. Therefore, the dynamic finite element model of tunnel is established, and the non-linear dynamic constitutive force of soil is introduced. Forty groups of impulse ground motion and corresponding velocity impulse are selected to eliminate the impulse. Acceleration, displacement and stress response are obtained by input horizontally at the bottom of the model. Fifteen seismic intensity parameters and response parameters were selected for correlation analysis. The results show that: (1) some acceleration-type strength measures and velocity-type strength measures are highly correlated with structural response parameters under earthquake, but displacement-type strength measures are almost not correlated with structural response under earthquake, and fault distance RR���is negatively correlated with seismic structure response and has little correlation. (2) The correlation between the parameters of intensity measure related to the first natural vibration period and the structural response is the most significant, which is suitable for the time-history analysis of tunnel structure under any seismic action. Intensity measure parameters related to acceleration spectra SS�have poor 收稿日期：2023-04-01作者简介：王伟（1985-），男，湖北荆州人，高级工程师，研究方向为隧道抗震.（）第3期王伟等，近断层地震动作用下隧道响应的强度指标研究189 correlation with structure response of pulsed ground motion in 0.1～0.5s period, and have certain correlation with structure response of non-pulsed ground motion. Therefore, they are not suitable for pulsed ground motion intensity measure.Key words:tunnel engineering; directional pulse-like ground motion; ground motion intensity measure;numerical analysis0引言我国地处欧亚地震带和环太平洋地震带之间，地震活动区分布较大，大部分地区处于地震频发区，历年来多次特大地震表明，地震重灾区往往在活断层附近，并且在断层区域内受到的影响危害最大。
地震作用下桥梁结构的动力响应分析
地震作用下桥梁结构的动力响应分析地震是一种常见的自然灾害，它给桥梁结构带来了严峻的挑战。
地震作用下，桥梁结构的动力响应成为了一个重要的研究领域。
本文将针对桥梁结构在地震作用下的动力响应进行分析，探讨其对结构的影响以及可能的防护和减灾措施。
首先，地震作用下桥梁结构的动力响应是指桥梁受到地震荷载作用后的振动情况。
地震荷载由于其具有瞬间性和冲击性，会导致桥梁结构发生振动，进而引起桥梁上部结构的变形、裂缝以及破坏。
因此，对桥梁在地震作用下的动力响应进行分析和研究具有极其重要的意义。
其次，桥梁结构的动力响应可以通过数值模拟和实测两种方法进行评估。
数值模拟主要依靠有限元方法或其他数值计算方法，对桥梁结构的地震响应进行模拟和预测。
通过建立桥梁的数学模型，结合地震波的输入和土层特性等参数，可以得到桥梁结构在地震下的振动情况。
实测方法则是通过在实际桥梁上布设振动传感器，对地震发生后桥梁结构的振动进行实时监测，得到振动频率、加速度和位移等参数。
地震作用下桥梁结构的动力响应受到很多因素的影响。
首先是地震荷载的强度和波形特性。
地震的强度是指地震震级的大小，而地震波形特性则包括频率、周期、加速度等参数。
这些地震参数都会对桥梁结构的动力响应产生直接影响。
其次是桥梁结构的自振频率和阻尼特性。
桥梁结构的自振频率是指其在没有外力作用下的固有频率，而阻尼特性则反映了桥梁结构动力响应的耗能能力。
同时，桥梁的几何形状、材料的力学参数以及支座的刚度等也会对其动力响应产生影响。
在进行桥梁结构的动力响应分析时，首先需要进行动力特性参数的确定。
这包括地震参数的选择，如地震波的输入要满足设计要求；结构的固有频率和阻尼比的确定；以及结构模型的建立和校验等。
接下来，可以通过数值模拟或实测方法进行动力响应的预测和评估。
数值模拟方法需要根据结构特点和地震参数建立相应的数学模型，通过数值计算得到结构的动力响应。
而实测方法则需要进行地震发生后的实时监测，通过振动传感器等设备获取结构的振动数据。
建筑物的地震响应分析与改进
建筑物的地震响应分析与改进地震是一种破坏性极大的自然灾害，给建筑物造成巨大威力和影响。
为了保护人民的生命财产安全，提高建筑物的地震抗震性能显得尤为重要。
本文将对建筑物的地震响应进行分析，并提出改进的措施。
一、建筑物地震响应分析在地震发生时，建筑物会受到地震力的作用，导致其产生振动。
地震响应是指建筑物在地震作用下的反应情况。
主要分为以下几个方面：1. 振动特性分析：通过对建筑物的振动特性进行分析，了解其固有频率、阻尼比等参数。
这有助于评估建筑物的自振周期和共振问题。
2. 动力反应分析：对地震作用下建筑物的动力反应进行计算和模拟。
通过计算机仿真等手段，可以得到建筑物的加速度、速度和位移等参数，进而评估其结构的受力情况。
3. 破坏形态分析：地震作用下，建筑物的受力情况会导致不同的破坏形态，如层间错动、柱座错位等。
通过分析破坏形态，可以了解建筑物的强度和刚度不足之处。
二、建筑物地震响应改进措施为了提高建筑物的地震抗震性能，并降低地震灾害风险，以下是一些改进措施的建议：1. 结构设计改进：合理的结构设计是提高建筑物地震抗震能力最重要的因素。
采用合适的结构体系，如剪力墙、框架结构等，可以增加建筑物的刚度和稳定性。
另外，采用高性能材料和先进的施工技术也能提高建筑物的抗震能力。
2. 抗震设备安装：在现有建筑物中，加装抗震设备是一种有效的改进措施。
例如，加装阻尼器、隔震设备和加强梁柱等，可以显著减小建筑物的地震响应。
3. 加固与修复：对老旧建筑物进行加固和修复，是提高其地震抗震能力的重要手段。
通过增加钢筋、混凝土包裹等方式，可以提高老旧建筑物的抗震性能。
4. 应急预案制定：建立完善的地震应急预案，对减少地震灾害的损失具有重要意义。
包括疏散路线规划、建筑物避震区域划定、安全设备配置等方面的措施都需要考虑进去。
三、总结建筑物地震响应分析与改进是保护人民生命财产安全的重要环节。
通过对建筑物的振动特性分析、动力反应分析和破坏形态分析，可以了解其地震响应情况。
结构工程抗震分析
结构工程抗震分析地震是地球上常见的自然现象之一，对人类社会造成了严重的威胁。
为了确保建筑物在地震中能够保持稳固并保护人们的生命财产安全，结构工程抗震分析成为了建筑设计中的重要环节。
本文将就结构工程抗震分析的背景、方法和案例进行详细探讨。
一、背景地震是由于地壳内部的构造运动产生的，它可以导致地表的振动，进而对建筑物和人员造成破坏。
地震的破坏性与建筑物本身的结构特点密切相关。
因此，在设计过程中进行抗震分析是至关重要的。
二、方法1. 地震波分析法地震波分析法是应用广泛的一种抗震分析方法。
它通过将地震波作为输入信号，对结构进行动力响应分析，以评估结构在地震荷载下的性能。
该方法需要考虑结构的动力特性、地震波参数以及结构的非线性行为等因素。
通过对结构的动力响应进行模拟和分析，可以估计结构在地震中的受力情况，为结构的设计和改进提供依据。
2. 弹性静力分析法弹性静力分析法是一种常用的简化方法，适用于对刚性或半刚性结构的抗震性能进行初步评估。
该方法假设结构在地震荷载下的响应仅受弹性力的控制，可以通过应力和变形的平衡方程来计算结构的响应。
虽然该方法不考虑结构的非线性性质，但在一些简单结构的抗震设计中仍然具有一定的实用性。
三、案例分析1. 高层建筑抗震设计高层建筑由于其特殊的形态和结构，对于地震的抗力要求更高。
在高层建筑的抗震设计中，常采用地震波分析法进行性能评估。
通过对结构钢筋混凝土核心筒的布置和加固等措施，提升建筑物的整体抗震能力。
此外，还需要在建筑物的设计与施工过程中考虑抗震措施，如采用抗震连接件、提高结构的顶部和底部刚度等。
2. 桥梁抗震设计桥梁是交通运输的重要枢纽，其抗震能力直接关系到公共安全。
在桥梁抗震设计中，需要综合考虑结构的刚度、强度和动力性能等因素。
通过采用合适的横向和纵向连接形式，选择适宜的结构材料和构造方式，以及进行合理的减震设计，可以提高桥梁的抗震能力，减少地震造成的损害。
四、总结结构工程抗震分析是建筑设计中的重要环节，能够提供对结构在地震作用下的响应评估。
高层建筑钢结构的地震响应分析
高层建筑钢结构的地震响应分析地震是一种自然灾害，对于高层建筑结构的安全性及地震响应分析至关重要。
在高层建筑中，钢结构是一种常见的结构形式，因其具有较高的强度、刚度和耐久性而得到广泛应用。
然而，地震力的作用下，钢结构也会面临挑战。
因此，进行地震响应分析对于高层建筑的设计和施工来说至关重要。
本文将对高层建筑钢结构的地震响应分析进行探讨。
首先，地震力对高层建筑的影响可以通过地震响应分析得出。
地震响应分析是通过对建筑结构进行数值模拟，预测在地震作用下结构的响应。
分析过程包括建筑结构的模拟、激励波谱的定义、模型的数值计算等。
通过这些分析，我们可以评估建筑结构的强度、刚度和耐震性能，从而指导设计和施工。
在进行地震响应分析时，首要考虑的是建筑结构的模拟。
高层建筑通常由钢铁和混凝土构成，其中钢结构是主要的承重体系。
因此，在模拟过程中，必须准确地描述钢结构的特性和行为。
这包括确定材料的力学性质、钢构件的几何形状和相互连接等。
只有准确地模拟了钢结构的特性，才能得到真实可靠的地震响应分析结果。
其次，激励波谱的定义对于地震响应分析至关重要。
激励波谱是用来描述地震过程中地表运动的波动幅值和频率特性的工具。
通过对激励波谱的分析，可以确定建筑结构在地震作用下的最大位移、加速度和剪切力等参数。
这些参数对于评估结构的抗震性能和设定设计参数具有重要意义。
因此，激励波谱的定义必须准确，与实际地震情况相匹配。
最后，进行地震响应分析时，需进行数值计算，以模拟结构在地震作用下的响应。
常用的数值计算方法包括非线性时程分析、谐波响应分析和模态超限分析等。
通过这些数值计算方法，可以确定结构的动态特性、峰值地震反应、结构位移和变形等参数。
这些参数对于评估结构的安全性和稳定性具有重要意义，并可以指导结构的优化设计和改善施工。
需要注意的是，地震响应分析是一项复杂的工作，对于高层建筑而言尤其如此。
因此，在进行分析之前，需要进行充分的前期工作，包括地震动监测、结构材料和构件的试验研究等。
近场地震动的研究现状以及存在的问题
近场地震动的研究现状以及存在的问题引言近年来发生的地震中，近场地震带来的灾害日益显著，对近场地震的研究已经得到越来越多国内外学者的关注。
我国是一个地震多发国家，境内地震带及地震断层众多，许多城市就位于断层附近或地震带中。
汶川地震、青海玉树地震以及云南彝良地震的接连发生说明我国很可能又进入了一个新的地震活跃期。
本文对近场问题的研究进行了比较全面的总结，包括：近场地震动的定义和基本特性的研究以及近场地震动对工程结构影响研究，并指出目前在研究中仍然存在的问题。
1 近场地震动的定义近场地震动也称为近断层地震动，是指当震源距较小时，震源辐射地震波中的近场和中场相比不能被忽略的区域的地震动[1]。
从地震学的观点出发，近场被定义为在震源周围一定比例波长范围内的位置。
目前，虽然关于近场地震动没有一个统一的定义，大多数研究人员都认为近场地震动是指强烈地依赖于断层的破裂机制、包含明显的破裂方向性效应和永久的地面位移的地震动[2]。
近场区域的划分至少与震级大小、断层的类型、断层的尺度、断层的埋深和断层的破裂过程等因素有关。
震源机制、断层破裂方向与场地的关系以及断裂面的相对滑动方向等因素，使近场地震动表现出与一般的远场地震动明显不同的性质。
近场地震动最显著的特点是方向性效应和滑冲效应引起的脉冲型地震动，并且以速度脉冲型地震动最为常见，可能引起大尺度的永久地面位移。
但是，并不是所有的近场地震动都含有速度脉冲。
2 近场地震动的基本特征2.1 上盘效应对于一般的倾斜断层，破裂面和地表面的夹角成锐角的一侧称为上盘，另一侧则称为下盘。
在倾斜断层中，到断层的地表断裂迹线C点距离相等的两点A、B，分别处于上盘和下盘，A点地震动比B点的地震动要大，而且上盘的强地震动衰减比下盘的要缓，强地震动的分布区域要大，强烈地震动主要分布在上盘，这就是所谓的上盘效应。
上盘效应是近场地震动的一个重要的特征，特别是逆冲断层的上盘效应十分明显[2]。
在地震动参数衰减关系修正过程中将上盘效应的影响考虑进去是十分必要的。
汶川地震近断层地震动作用下结构地震响应特征分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｎｅ ａ ｒ — ｆ ａ ｕｌ ｔ ｇ ｒ ｏ ｕｎ ｄ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ — ｔ ｙ ｐｕ ｌ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｂｕ ｉ ｌ ｄｉ ｎｇ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ．Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ — ｓ ｔ ｏ ｒ ｙ ｄｒ ｉ ｆ ｔ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕｔ ｉ ｏｎ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ
ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｎ ｅ ａ ｒ — ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｇｒ ｏｕ ｎ ｄ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｗ ｅ ｎ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｑｕ ａ ｋ ｅ ．Ａｃ ｔ ａ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ Ｓｉ ｎ ｉ ｃ ａ，３ ５（ ２） ：２ ５ ０ —２ ６ １ ．
算 在 速 度 脉 冲 型与 非 速 度 脉 冲型 记 录 作 用 下 这 些 结 构 层 间变 形 分 布 ．研 究 表 明 ，速 度 脉 冲型 记 录 与非 速 度 脉 冲型 记 录作 用 下 结 构 层 间 变 形 有 明 显 差 异 ，且 与 结 构 自振 特 征 有 关 ．就 低 层 结 构 的层 间变 形 而 言 ，非 速度 脉 冲 型记 录 的影 响较 速 度 脉 冲 型 记 录 的影 响 大 ．随 着 结 构 自振 周 期 的增 加 ，高 阶 振 型 的 影 响 更加 明显 ．与 非 速 度 脉 冲 型 记 录 相 比 ，速 度 脉 冲 型 记 录 的 结 构 层 间位 移 反 应 中值 及 离 散 程 度 较 大 ．速 度 脉 冲型 记 录更 容 易 激 发 高 层 结 构 的 高 阶振 型 ，产 生 较 大 的层 间位 移 反 应 ．非 速 度 脉 冲 型记 录对 中低 层 结 构 层 间 变 形 影 响 较 大 ．因 此 ， 在 开 展 近 断层 结 构 地 震 影 响评 价 时 ， 应 考 虑 近 断层 速 度 脉 冲 的影 响 ． 关键 词 速 度 脉 冲 近 断 层 框 架 结 构 层 间 变 形
地震响应谱分析
地震响应谱分析地震是自然界中一种具有强烈破坏性的自然现象，它给人类带来了巨大的灾害。
为了更好地了解地震对建筑物和结构的影响，并采取相应的防护措施，地震响应谱分析成为了重要的研究手段。
本文将对地震响应谱分析的概念、原理和应用进行介绍。
一、概念地震响应谱分析是一种通过对结构进行动力学分析，得到结构在地震荷载作用下的响应特性的方法。
它通过计算结构的响应加速度、速度和位移来评估结构的抗震性能。
地震响应谱是一种图表形式的结果，能够直观地表达结构的地震反应特性。
二、原理地震响应谱分析基于结构的动力响应公式和输入地震波的地震动参数，其中包括峰值加速度、持时、主要频率等。
通过对结构进行模型化，并采用数值计算方法，可以得到结构在不同频率下的响应谱曲线。
这些曲线反映了结构在不同地震动输入下的响应情况。
三、应用地震响应谱分析在工程实践中有着广泛的应用。
首先，它可以帮助工程师评估建筑物和结构的抗震性能。
通过分析结构在不同频率下的响应谱曲线，可以了解结构在地震作用下的最大位移、最大应力等关键参数，从而评估结构的安全性。
其次，地震响应谱分析也可以用于优化结构设计。
通过调整结构的刚度、阻尼等参数，可以使结构在地震荷载作用下的响应谱曲线得到进一步改善，提高结构的抗震能力。
此外，地震响应谱分析还可以用于地震灾害研究、地震工程监测等领域。
总之，地震响应谱分析是一种重要的工程手段，能够帮助工程师了解并评估结构的抗震性能，为抗震设计和防灾减灾提供科学依据。
随着计算机技术的不断发展，地震响应谱分析在工程应用中的地位和作用将得到进一步的提升。
我们有理由相信，在不久的将来，地震响应谱分析将成为工程设计中不可或缺的一部分。
响应谱分析对地震力学的工程应用
响应谱分析对地震力学的工程应用地震是一种自然灾害，给人类社会带来了巨大的破坏和伤害。
为了减少地震对工程结构的影响，科学家们开展了大量的地震力学研究，并提出了一系列的工程应用方法。
其中，响应谱分析是一种常用的方法，可以对地震力学进行精确的分析和评估。
响应谱分析是一种通过计算结构的加速度响应谱来评估结构在地震作用下的动态响应的方法。
它基于地震波的频谱特性，通过将地震波的加速度时程输入到结构模型中，计算结构在不同频率下的响应，从而得到结构的加速度响应谱。
响应谱分析可以更准确地反映结构的动态特性，对于评估结构的抗震性能具有重要意义。
在工程应用中，响应谱分析主要用于以下几个方面：1. 结构设计：响应谱分析可以用于结构的抗震设计。
通过分析不同的地震波谱，可以确定结构的设计地震动参数，包括设计加速度、设计速度和设计位移等。
这些参数可以用来指导工程师进行结构的设计，确保结构在地震作用下具有足够的抗震能力。
2. 结构评估：响应谱分析可以用于对现有结构的抗震性能进行评估。
通过对结构的加速度响应谱进行分析，可以评估结构在不同频率下的响应，进而判断结构的破坏程度和安全性。
这对于修复老旧建筑、改造现有结构以及评估结构的可靠性具有重要意义。
3. 地震动参数研究：响应谱分析可以用于研究地震动参数的特性。
通过对不同地震波谱的分析，可以得到地震波的频谱特性，包括峰值加速度、峰值速度和峰值位移等。
这对于地震动参数的研究和地震预测具有重要意义，可以为地震灾害的防治提供科学依据。
4. 结构抗震措施设计：响应谱分析可以用于指导结构的抗震措施设计。
通过分析结构的加速度响应谱，可以确定结构在不同频率下的响应，进而确定适当的抗震措施，如增加结构的刚度和强度、改善结构的耗能能力等。
这对于提高结构的抗震能力和减少地震灾害具有重要意义。
总之，响应谱分析是地震力学中一种重要的工程应用方法。
它可以通过计算结构的加速度响应谱来评估结构在地震作用下的动态响应，对于结构的设计、评估、地震动参数研究和抗震措施设计具有重要意义。
唐山大地震近断层地震效应的研究(优选)word资料
唐山大地震近断层地震效应的研究(优选)word资料四川建筑科学研究S i chuan Bu il d i ng Sc ience 第 37卷第 1期 2021年 2月收稿日期 :2021-03-06作者简介 :杨珺珺 (1969-, 女 , 四川成都人 , 高级工程师 , 研究方向为建筑工程与抗震减灾。
E -m a i :l hb l gxy999@163. co m唐山大地震近断层地震效应的研究杨珺珺 1, 孙世诚 2, 么立敏3(1. 河北理工大学建工学院 , 河北省地震工程研究中心 , 河北唐山 063000; 2. 唐山建设集团有限责任公司 , 河北唐山 063000; 3. 丰南建设局 , 河北唐山 063009摘要 :近断层地震动产生近断层地震效应 , 形成以断层地表破裂面为中心的断层带 , 断层带中心部位灾害最重 , 建筑倒塌率、人员死亡率高。
唐山灾区和唐山市区有多条地震断层 , 1976年唐山大地震的地震震源位于唐山市路南区的唐山断层附近 , 极震区主要集中在唐山市区 , 路南区的近断层效应尤为明显。
震后 , 唐山市恢复重建采取了预防和避让近断层效应的抗震减灾对策提高抗震设防标准 , 选用抗震性能好的建筑结构 , 住宅、大型和重要建筑避让地震近断层等。
关键词 :唐山大地震 ; 近断层地震效应 ; 震害分布 ; 建筑物 ; 抗震减灾对策中图分类号 :P 315. 9 文献标识码 :A 文章编号 :1008-1933(2021 01-146-04Research on near fault eart hquake effect of Tangs han eart hquakeYANG Jun j u n 1, S UN Shicheng 2, YAO L i m in3(1. Earthquake Eng i neer i ng R esearch Center of H ebe i P rov i nce , Constructi on Eng ineer i ng Co llege of H ebe i Po l y technic U n i ve rsity ,T angshan 063000, Chi na ;2. T angshan Constructi on Corp . L td , T angshan 063000, Ch i na ;3. Buil ding and Construction A ut hor ity of Fengnan , T ang shan 063009, Ch i naAbstrac t :The near -fau lt earthquake mo ti on causes the nea r -fau lt the se is m ic effects , tak i ng shape t he centra l zone o f fau lti ng around the surface traces , the d i saster o f the centra l zone o f fau lti ng is the m ost serious , such as h i gh construc tion collapse -ratio and h i gh death ra ti o . There a re m any ea rt hquake fau ltag es i n T ang shan c ity and T angshan area . T he earthquake focus is located at the vic i n it y of the fau ltage o f t he Lunan district of T ang shan c ity . The m e i zo se i s m a l area i s located at T ang shan c ity , espec iall y the L unan d i str ict near -fau ltage effect is obv i ous . M any m easures of T angshan a fter -disaster reconstructi on are adopted t o rescue and preven t the near -fault effects such as i m prove t he se is m ic fortifica ti on cr iter i on , se lecti ng the good anti seis m ic constructure , and the i m po rtant and large public architec t ure or resi dence avo i d the near -fault o f earthquake .K ey w ords :T angshan earthquake ; earthquake e ffect o f nea r fau lt ; d i stri buti on o f earthquake ; bu il d i ngs ; earthquake -res i sti ng and d i saste r -reduc i ng m easures0 前言近断层地震动是近些年才经常使用的地震学和地震工程学术语。
近断层激励下子结构组合隔震的巨-子结构试验
近断层激励下子结构组合隔震的巨-子结构试验颜学渊;毛会敏;吴应雄;祁皑;徐小勇【摘要】To solve the problem of seldom use of isolation technology in super high-rise buildings as well as the restriction on the tensile capacity of isolation bearing and structural height-width ratio limita-tion ,in this paper ,the combined isolation layers consisting of lead rubber bearings and elastic sliding bear-ings were set at the bottom of the sub-structures in the new mega-sub structure system .An experimental model of mega-sub structure was designed and manufactured ,which included three mega floors .Shaking table tests of the uncontrolled and controlled mega-sub structure under near-fault and far-fault ground mo-tions were carriedout .Vibration control effects of combined isolation layers on the seismic vibrations of main-structure and sub-structures and the influences of near-fault ground motions were studied .The results show that the combined isolation layer at the bottom of sub-structure is equivalent to a tuned mass damper for the main-structure ,and it has obvious damping effect of TMD on the seismic reactions of main structure ,while it is equal to a base isolation structure for the sub-structure itself ,and it has significant iso-lation effect on the seismic responses of sub-structure .Seismic reactions of the main-structure and the sub-structures under near-fault ground motions are larger than that under far-fault ground motions due to the pulse effect .%为解决受限于隔震支座的抗拉能力和结构高宽比限值、隔震技术很少应用在超高层建筑的问题,在新型巨-子结构体系的子结构底部设置由铅芯橡胶隔震支座和弹性滑移支座组成的组合隔震层,设计制作了一个有3个巨型结构层的巨-子结构模型,对其进行了近断层地震动及远场地震动作用下的振动台试验,研究了组合隔震层对主结构和子结构振动的减震效果和近场地震对其影响.研究结果表明,子结构底部设置组合隔震层,对主结构来说相当于调谐质量阻尼器,其对主结构的地震响应具有较好的调谐减震作用;对子结构来说相当于基底隔震,其对子结构的地震响应具有显著的隔震效果.由于脉冲效应,近断层地震动作用下主结构和子结构的地震响应都要大于相同场地的远场地震动.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(044)011【总页数】8页(P23-30)【关键词】巨-子结构;组合隔震;近断层地震动;振动台试验;振动控制【作者】颜学渊;毛会敏;吴应雄;祁皑;徐小勇【作者单位】福州大学土木工程学院,福建福州 350116;福建工程学院生态环境与城市建设学院,福建福州 350118;福州大学土木工程学院,福建福州 350116;福州大学土木工程学院,福建福州 350116;福州大学土木工程学院,福建福州350116【正文语种】中文【中图分类】TU352.1巨型框架结构由2级结构组成，是一种新型的结构形式，具有整体性好、抗侧刚度大、传力明确等特点.高层和超高层建筑由于荷载大、重心高，且受限于隔震支座的抗拉能力和结构高宽比限值，基础隔震较少应用在高宽比较大的高层建筑和超高层建筑[1-2].如果把巨型框架中主结构和子结构的连接断开，在子结构的底部设置隔震层，每个子结构相当于一个基础隔震结构；隔震子结构相对于主结构来说，则是一个大质量的调谐质量阻尼器(TMD)，多个隔震子结构就是MTMD；可以解决橡胶垫隔震技术在高层建筑中应用的难题，整个结构体系具有调谐减振、基础隔震和耗能减振等多种减振功能.Feng等[3]率先提出了巨型框架减振结构模型及振动控制策略.蓝宗建等[4-6]给出了巨型框架多功能减振结构的三维简化计算模型；通过时域和频域分析，研究了巨型框架多功能减振结构体系在地震和风荷载作用下的减振效果；对钢筋混凝土巨型框架结构及隔震结构进行了振动台试验.张洵安等[7-8]提出了巨子型有控结构体系的运动方程，进行振动控制参数分析；研究了巨子型有控结构体系在罕遇地震及超罕遇地震时的结构响应控制特性、塑性铰发生规律及结构灾变情况.谭平等[9-10]建立了巨-子结构层间隔震体系的分析模型与运动方程，采用复模态方法推导了该体系的随机地震响应方差，基于NSGA-II算法提出了巨-子结构层间隔震体系参数优化流程.陈肪健[11]、陈俊岭[12]等研究了近场地震对结构地震响应的影响.Calugaru等[13-18]对近场地震作用下隔震结构的地震反应和抗倾覆性能等进行了分析.综上，巨型框架结构的相关研究主要集中在数值分析、节点及结构抗震性能方面[19-20].振动控制方法应用于巨-子结构的研究较少，且集中在理论及数值分析，试验研究仅见个别报道[6]，也未考虑近断层地震作用，巨型框架结构的周期较长，近断层地震动包含的动态长周期脉冲对其地震反应有较大影响.本文通过对一基于子结构组合隔震的巨-子结构模型进行振动台试验，实际考察近断层地震动、远场地震动作用下主结构和子结构的地震响应.1.1 结构模型试验在福州大学的地震模拟振动台系统上进行.结构模型是一个具有3个巨型结构层的巨型钢框架结构，根据振动台台面尺寸及最大有效载荷等确定结构模型的相似系数如表1所示.结构模型含有3个子结构，从下往上依次为第1，2，3子结构；每个子结构3×2跨，3层，总高度0.78 m，由于第1子结构不与主结构直接相连，在不发生碰撞的情况下，其动力响应与主结构间的相互影响可以忽略，因此在实际振动台模型中未设置第1子结构，仅有第2和第3子结构.模型的平、立面如图1所示，其长跨方向为X向，跨度为1.6 m；短跨方向为Y向，跨度为1.0 m；模型总高度为3.27 m；模型结构自身质量1.851 t，质量不足部分通过增加配重满足，每层主结构楼面配重0.28 t，子结构每层楼面配重0.55 t，模型总质量为5.991 t.每个子结构与主结构的质量比为77.6%.模型结构的构件尺寸如表2所示.基于子结构组合隔震的巨-子结构是在结构模型每个子结构的底部布置两个铅芯橡胶隔震支座和两个弹性滑移支座，同类型支座对角布置.模型支座根据上述刚度和力的相似系数及原型结构组合隔震层参数计算得到其力学参数，再进行几何参数设计及加工；而原型结构隔震层参数经数值分析、设计及验算得到.两种模型支座的几何参数及性能试验得到的力学参数基本相同，见表3.子结构与外部巨型柱之间的隔震缝宽设置为15 mm.1.2 试验方案巨型框架结构的周期较长，基于子结构组合隔震的巨型框架结构的动力特性也会不一样，为了研究近断层、远场以及不同场地类型地震动对巨型结构体系动力响应及减震效果的影响，选用Chi-Chi地震不同测站点的两个场地类型的3条不同特性地震记录作为本次试验时的输入，地震记录的参数见表4.振动台试验时，地震动的输入方向为X向，输入幅值为310 gal，对应7度(0.15 g)罕遇，按照表4中的编号顺序逐一输入进行试验.先进行组合隔震结构(基于子结构组合隔震的巨-子结构，指的是断开子结构与主结构的刚性连接，而采用隔震支座或滑移隔震支座连接的巨型框架-子结构体系)的试验，后进行抗震结构(巨-子抗震结构，指的是子结构与主结构刚性连接的巨型框架-子结构体系)的试验.结构测量系统采用了3种传感器：加速度传感器、位移传感器和力传感器.如图2所示，在振动台台面上沿X向布置1个加速度传感器，以测量结构的实际输入.在主结构的每层楼板及两个子结构的每层沿X向均布置1个加速度传感器，以测量主结构和子结构的加速度响应.在主结构每层主梁的中部及振动台台面沿X向各布置一个位移传感器，在第2和第3子结构的顶层沿X向各布置一个位移传感器，以测量模型结构中主结构各层、子结构顶层位移响应.对于组合隔震结构，在第2和第3子结构底部沿X向各布置一个位移计用以测量组合隔震层的变形.在4个巨型柱子底部各布置一个三向力传感器，以测量主结构柱的剪力和轴力.对白噪声扫频工况采集到的数据进行分析，得到抗震结构和组合隔震结构的基本周期分别为0.462 s和0.501 s，且试验前后的周期数值基本不变，说明在子结构底部设置组合隔震层的形式以及减震机理不同于基础隔震，设置组合隔震层未显著延长结构的基本周期，也说明了试验并未对结构造成损伤或者破坏.2.1 主结构位移响应主结构作为主要的抗侧力体系，其地震响应大小关系结构整体安全性.7度(0.15 g)罕遇地震作用下，抗震结构和组合隔震结构的主结构各层位移响应峰值及调谐减震效果如表5所示.限于篇幅，仅给出抗震结构和组合隔震结构的顶层主结构梁位移响应时程曲线，如图3所示.下文中的减震效果或隔震效果定义为：减(隔)震效果=[(抗震结构地震响应-组合隔震结构地震响应)/抗震结构地震响应]×100%.由表5和图3可见，在3条不同特性地震动作用下，组合隔震子结构对主结构梁位移响应都具有明显的调谐减震作用，减震效果不低于30.30%，最大值达到39.14%.Ⅱ类近断层地震动Chi-Chi2N作用下，主结构的位移响应及调谐减震效果都明显比Ⅱ类远场地震动Chi-Chi2F大；抗震结构的响应增大较明显，约20%，组合隔震结构增大约10%；说明近断层地震动的脉冲效应增大了主结构的位移响应.Ⅲ类近断层地震动Chi-Chi3N作用下的主结构位移响应明显比Ⅱ类近断层地震动Chi-Chi2N大，抗震结构最多增大24.4%，组合隔震结构最多增大26.9%；由于Ⅲ类近断层地震动Chi-Chi3N的长周期成分与结构基本周期更接近，使得主结构的位移响应显著增加，但是减震效果并没有受到明显影响；三层主结构梁中，一般中间层主结构梁位移响应的控制效果更好一些.抗震结构和组合隔震结构的各层主结构位移响应从下往上渐增，主结构顶层的位移最大.2.2 主结构加速度响应罕遇地震作用下抗震结构和组合隔震结构的主结构各层加速度响应峰值及减震效果如表6所示.图4给出了抗震结构和组合隔震结构的主结构顶层加速度响应时程曲线.由表6和图4可见，在3条不同特性地震动作用下，组合隔震子结构对主结构的加速度响应都具有明显的调谐减震作用，减震效果不低于35.23%，最大值达到40.61%.由于近断层地震动的脉冲效应，在Ⅱ类近断层地震动Chi-Chi2N作用下，主结构的加速度响应比Ⅱ类远场地震动Chi-Chi2F大10%左右.由于Ⅲ类近断层地震动Chi-Chi3N的长周期成分与结构基本周期更接近，使得Ⅲ类近断层地震动Chi-Chi3N作用下的主结构加速度响应明显比Ⅱ类近断层地震动Chi-Chi2N大，一般要大20%以上，但是减震效果没有受到影响.3个主结构层中，主结构顶层的加速度响应较大且控制效果要好一些，也比顶层位移的减震效果好；中间层的加速度响应较小.2.3 基底剪力响应在3条不同特性地震动作用下，抗震结构和组合隔震结构巨型柱的底部剪力时程曲线如图5所示，其幅值分别为18.02，15.14，20.26 kN和10.08，9.42，11.95 kN，减震控制效果分别达到44.06%，37.78%和41.02%.与主结构的位移和加速度响应规律一样，近断层地震动作用下的基底剪力响应要比远场地震动大，且Ⅲ类场地地震动作用下的响应比Ⅱ类场地地震动大，减震效果较明显且相差不大.3.1 子结构顶层位移响应子结构作为巨-子结构的主要组成部分，是生活和工作的场所，其安全性和舒适度是结构振动控制的首要目标.地震动加速度从振动台台面向上传递，经过主结构放大后，再传递给子结构，传递给子结构时，由于组合隔震层的隔震作用，子结构最终的地震响应下降.对于子结构自身而言，从形式上它相当于一个基底隔震结构.抗震结构和组合隔震结构在地震作用下的各子结构顶层位移响应峰值及隔震效果列于表7.图6为抗震结构和组合隔震结构第2子结构的顶层位移响应时程曲线.由表7和图6可知，在3条不同特性地震动作用下，组合隔震层对两个子结构的位移响应都有显著的隔震作用，隔震效果不低于60.27%，最大值达到66.24%.前述在不同特性地震动作用下主结构的地震响应规律对于子结构的位移响应仍适用：Ⅱ类近断层地震动Chi-Chi2N作用下，子结构的位移响应比Ⅱ类远场地震动Chi-Chi2F作用下大；Ⅲ类近断层地震动Chi-Chi3N作用下的子结构位移响应明显比Ⅱ类近断层地震动Chi-Chi2N大，但是隔震效果没有受到影响.由于两个组合隔震层设计合理，两个组合隔震子结构的位移响应和隔震效果没有明显差异，但第2子结构的位移响应(尤其是抗震结构)一般要略大于第3子结构.3.2 子结构加速度响应罕遇地震作用下抗震结构和组合隔震结构各子结构每层的加速度响应及隔震效果见表8.限于篇幅，仅给出抗震结构和组合隔震结构第2子结构的顶层加速度响应时程曲线，如图7所示.由表8和图7可知，不管是远场地震动还是近断层地震动作用下，组合隔震层对两个子结构的各层加速度响应都有明显的隔震作用，隔震效果不低于41.11%，最大值达到59.24%.与前述子结构的位移响应规律相似：Ⅱ类近断层地震动Chi-Chi2N作用下，两种结构的子结构各层加速度响应都比Ⅱ类远场地震动Chi-Chi2F作用下大，但隔震效果接近.Ⅲ类近断层地震动Chi-Chi3N作用下的两种结构的子结构各层加速度响应明显比Ⅱ类近断层地震动Chi-Chi2N大，尤其是抗震结构的第3子结构增大更明显；隔震效果略有增大，特别是第3子结构的1和2层.两个子结构的隔震效果较接近，但第2子结构的各层加速度响应都大于第3子结构.3.3 隔震层位移响应罕遇地震作用下的隔震层位移响应是一项关系到结构整体安全性的重要指标，隔震层的位移响应要小于隔震缝的宽度.罕遇地震作用下两个子结构组合隔震层的位移响应列于表9.从表9可看出，近断层地震动Chi-Chi2N作用下的隔震层位移响应比远场地震动Chi-Chi2F大20%以上，且Ⅲ类近断层地震动作用下的隔震层位移响应大于Ⅱ类近断层地震动下的位移响应.组合隔震层的位移响应最大值为8.65 mm，未超过预留的隔震缝宽15 mm；试验中也未观察到子结构与外部主结构有发生碰撞，结构整体安全.在巨-子结构的子结构底部设置组合隔震层，对巨-子结构缩尺模型进行了振动台试验，得到如下结论：1)试验表明，在巨-子结构的子结构底部设置组合隔震层后，结构的基本周期未显著延长.2)组合隔震子结构对外部主结构的地震响应具有明显的调谐减震效果，可确保主体结构的安全.3)组合隔震层对子结构的地震响应具有显著的隔震效果，第2子结构的地震响应大于第3子结构；罕遇地震作用下，隔震层的位移响应小于预设的主结构和子结构间的隔震缝宽，试验中未观察到子结构与主结构发生碰撞.4)本文试验结果表明，由于近断层地震动的脉冲效应及长周期成分，近断层地震动作用下主结构和子结构的地震响应都要大于相同场地的远场地震动，且Ⅲ类近断层地震动作用下的响应大于Ⅱ类近断层地震动.鉴于试验的局限性，后续将进行大量数值分析，进一步研究其近场反应特性.【相关文献】[1] 颜学渊,张永山,王焕定,等.高层结构三维基础隔震抗倾覆试验研究[J].建筑结构学报,2009,30(4):1-8.YAN Xueyuan，ZHANG Yongshan，WANG Huanding，et al.Experimental study on high-rise structure with three-dimensional base isolation and overturn resistancedevices[J].Journal of Building Structures,2009,30(4):1-8.(In Chinese)[2] 颜学渊,张永山,王焕定,等.三维隔震抗倾覆结构振动台试验[J].工程力学,2010,27(5):91-96. YAN Xueyuan，ZHANG Yongshan，WANG Huanding，et al.Shaking table test for the structure with three-dimensional base isolation and overturn resistancedevices[J].Engineering Mechanics,2010,27(5):91-96.(In Chinese)[3] FENG M Q，MITA A.Vibration control of tall buildings using mega subconfiguration[J].Journal of Engineering Mechanics,1995,121(10):1082-1088.[4] 蓝宗建,杨东升,房良,等.巨型框架多功能减振结构体系的减振效果分析[J].东南大学学报:自然科学版,2003,33(5):557-561.LAN Zongjian，YANG Dongsheng，FANG Liang，et al.Study on the effectiveness of multifunctional vibration-absorption megaframe structures[J].Journal of Southeast University: Natural Science Edition,2003,33(5):557-561.(In Chinese)[5] 田玉基,蓝宗建,杨庆山.巨型框架多功能减振结构的有限元计算方法[J].工程力学,2004,21(3):118-122.TIAN Yuji，LAN Zongjian，YANG Qingshan.Finite element analysis of multi-functional vibration-absorption mega-frames[J].Engineering Mechanics,2004,21(3):118-122.(In Chinese)[6] LAN Z J，TIAN Y J，FANG L，et al.An experimental study on seismic responses of multifunctional vibration-absorption reinforced concrete megaframestructures[J].Earthquake Engineering & Structural Dynamics,2004,33(1):1-14.[7] 张洵安,周湘鄂,何官剑.巨-子型有控结构体系在地震激励下的响应控制特性[J].沈阳工业大学学报,2008,30(2):219-222.ZHANG Xunan，ZHOU Xiange，HE Guanjian.Response controlling characteristics of mega-sub controlled structural system under seismic excitation[J].Journal of Shenyang University of Technology,2008,30(2):219-222.(In Chinese)[8] ZHANG X A，QIN X J，CHERRY S，et al.A new proposed passive mega-sub controlled structure and response control[J].Journal of Earthquake Engineering,2009,13(2):252-274.[9] 刘良坤,谭平,李祥秀,等.基于NSGA-Ⅱ的巨-子结构层间隔震体系优化分析[J].地震工程与工程振动,2013,33(6):187-193.LIU Liangkun，TAN Ping，LI Xiangxiu，et al.Optimization analysis of mega-substructure inter-story isolation system based on NSGA-II algorithm[J].Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration,2013,33(6):187-193.(In Chinese)[10] 谭平,李祥秀,刘良坤,等.巨-子结构控制体系的减震机理及性能分析[J].土木工程学报,2014,47(11):55-63.TAN Ping，LI Xiangxiu，LIU Liangkun，et al.Control mechanism and performance analysis of a mega-sub structure control system[J].China Civil Engineering Journal,2014,47(11):55-63.(In Chinese)[11] 陈昉健,易伟建.近场地震作用下锈蚀钢筋混凝土桥墩的IDA分析[J].湖南大学学报：自然科学版,2015,42(3):1-8.CHEN Fangjian，YI Weijian.Incremental dynamic analysis of corroded reinforced concrete bridge columns subjected to near-field earthquake [J].Journal of Hunan University: Natural Sciences,2015,42(3):1-8.(In Chinese)[12] 陈俊岭,阳荣昌,马人乐.近断层地震滑冲效应下风力发电塔动力响应和振动控制试验研究[J].湖南大学学报：自然科学版,2013,40(8):27-33.CHEN Junling，YANG Rongchang，MA Renle.Experimental study of the seismic response and vibration control of wind turbine tower considering near-fault ground motion with fling step[J].Journal of Hunan University: Natural Sciences,2013,40(8):27-33.(In Chinese) [13] CALUGARU V，PANAGIOTOU M.Seismic response of 20-story base-isolated and fixedbase reinforced concrete structural wall buildings at a nearfault site[J].Earthquake Engineering & Structural Dynamics,2014,43(6):927-948.[14] ALHAN C，ÖNCÜ-DAVAS S.Performance limits of seismic-ally isolated buildings under near-field earthquakes[J].Engineering Structures,2016,116:83-94.[15] JENSEN H A，KUSANOVIC D S.On the effect of near-field excitations on the reliability-based performance and design of base-isolated structures[J].Probabilistic Engineering Mecha-nics,2014,36:28-44.[16] SHI Y，KURATA M，NAKASHIMA M.Disorder and damage of base-isolated medical facilities when subjected to nearfault and long-period ground motions[J].Earthquake Engineering & Structural Dynamics,2014,43(11):1683-1701.[17] 马长飞,谭平,张亚辉,等.近场地震作用下考虑P-Δ效应的首层柱顶隔震结构地震反应分析[J].振动工程学报,2012,25(4):439-445.MA Changfei，TAN Ping，ZHANG Yahui，et al.Seismic analysis of first-floor column top isolation structures subjected to near-field ground motions considering P-Δeffects[J].Journal of Vibration Engineering,2012,25(4):439-445.(In Chinese)[18] 杜永峰,徐超,李慧.近断层地震作用下基础隔震结构抗倾覆性能的分析[J].兰州理工大学学报,2012,38(5):111-115.DU Yongfeng，XU Chao，LI Hui.Analysis of overturning resistant performance of base-isolated structures subjected to near-fault earthquake[J].Journal of Lanzhou University of Technology,2012,38(5):111-115.(In Chinese)[19] JIANG Q，LU X，GUAN H，et al.Shaking table model test and FE analysis of a reinforced concrete mega-frame structure with tuned mass dampers[J].The Structural Design of Tall and Special Buildings,2014,23(18):1426-1442.[20] 张宇峰,舒赣平,吕志涛,等.巨型框架结构的抗震性能和振动台试验研究[J].建筑结构学报,2001,22(3):2-8.ZHANG Yufeng，SHU Ganping，LÜ Zhitao，et al.Aseismic capability and shaking table experiment of mega-frame structures[J].Journal of Building Structures,2001,22(3):2-8.(In Chinese)。
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２ 水 电站场地条件
水 电站位 于大 渡河 中游 上段 ，两岸谷 坡主 要为 基岩 ，坡 度 一般 为 ４ 。～５ 。 。河 谷狭 窄且对 称 ， ０ ５
呈 “ Ｖ”型 。
水 库 区基岩 以晋 宁一 澄江 期 花 岗岩 和 中 酸性 同 化 混染 岩 为主 ，晋 宁期岩 浆岩有 斜长 花 岗岩 、石 英 闪长岩 等 ，澄江 期岩 浆岩 主要 为灰 白色 、微 红色 黑 云二长 花 岗岩 、 肉红色 正 长花 岗岩 、灰 白色 混合花 岗岩 。此外 ，岩 体 中有种 类繁 多 的岩脉 穿插 分布 ，
３） 建 立 了 有 限 元 ／ 限 质 量 一 义 粒 子 法 有 广 （Ｅ Ｆ Ｆ Ｍ／ ＭＭ— Ｈ）自适应 转换模 型 ，能够 有效地 ＧＰ
模拟材 料与 结构 的破坏 。
４ ）建 立 了流体 介 质模 拟 的广 义 粒 子法 ，可有 效地模拟 流 体及流 体 与固体 的耦 合效 应 。 ５ ）具 有 能够模 拟 钢 结构 、岩 土 结构 、混凝 土 结 构等 的弹塑 性 、粘 弹 塑性 、 损伤 、莫尔 一 库仑 、 脆性 破坏 等特 征的材 料模 型 ，可 以模拟 大 多数 工程 地质 和工 程结构 。 ６ ）建 立 了粘 弹 性人 工 边界 模 型 ，能 有 效地 模 拟无 反射 边界条 件 。
别 达 ２ ＂３ｍ，与 围岩接 触关 系主 要有焊 接式 接触 ０ ￣０ 和粘 接 式接触 两 种类 型 。 坝 区花 岗岩 岩体风 化作 用 强烈 ，全 、强风 化带
多分布在 １５ｍ高程 以上的谷坡地带。１ ０ ００ ０ｍ高 ３ 程全风 化 水平 深度 为 ２￣４ ０ ０ｍ，强风 化 ４ ￣６ ０ ０ｍ，
软件 Ｓｍｕ ｙ ｉ Ｄ ｎ的基 础上添 加 了人工 边 界、 意波 逐 任
８ ）具 有 任 意方 向的纵 波和 横 波 的边 界输 入 功 能 ，能够 方便 快捷 地完 成纵 波和横 波 的任意 角度 的
斜 入射 功 能 。
９ ）具 有 基 于柔度 修 正 的高 精度 动 力减 缩 方法 的宏 单元 方法 【，将 使 地震 信息 的尺 度过 渡 、计算 １ 】 区域 的网格 过渡 、计算 效率 和精度 有 较大 的提 高 。
箍 １ 鲞箍 塑 ２
２ １ 年 ６月 ００
防
灾 科
技
学
院Hale Waihona Puke 学 报 、 Ｉ ２Ｎｏ ２ ｒ＿ ０ ｌ ．
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Ｊｏ ｓｉ ｔ ｆ ｓ ｓｅ － ｒ ｖ ｎ ｉ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ．ｆ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ａ ｔｒＰ ｅ ｅ ｔ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｉ ｔ Ｄｉ ｏ
弱 风化 下段 一般 为 ９ ～ １０ｍ；９０ｍ 高程 无强风 ０ ２ ７ 化 ，弱风 化上 段为 ５ ０ｍ （ ～３ 左岸 Ｉ—Ⅱ ＩＩ 线一 带较深
收稿 日期 ：２ １一 １２ ００ Ｏ— ８ 作者简介 ：关云鹏 （９ ３ ，男，内蒙古 呼和浩特人 ，硕士 ，主要从事地质工程方面的研究． １８一）
近 断层地震作用下重大工程结构 响应 分析研 究
关云鹏 ，邵积东 ，李松然 ，孙 禹成 ２
（． １ 内蒙古 自治 区地质调查院， 内蒙古 呼和浩特 摘 ００２；２ 河 南省煤 田地质局 ，河南 郑州 １００ ． ４００ ） ５０９
要：水 电站地震特征和 响应 的确 定一直是 一个 较敏 感的课题 ，本 文 以入射脉 冲响应下某水 电站的响应模
点输入 、纵波及 横 波任 意角度 斜入 射 等功 能 ，形成 了能够进 行近 断裂 地震 下工 程结 构 响应 、破坏 模拟 的仿真 软件 Ｓｍｕ ｙ ．ｉｉ ｉ Ｄ ｎＣｖｌ 。其主 要特 点如 下 ： １ ）采用 了任 意构 型 的拉 格 朗 日描 述 （ｒｉａｙ ａｂｔ ｒ ｒ ｃｎ ｇｒｔ ｎ ＲＣ）和 半 显 式 智 能型 无 条 件稳 定 ｏｆ ｕａｉ ，Ａ ｉ ｏ 时间积分 ，很好地 解 决 了由于大 变形 引起 的单元 畸
拟为例说明模拟方法和软件应用，具有一定的理论价值和参考作用。
关键词：近断层；地震；工程结构；响应
中图分类号 ：Ｐ １ ． ３５９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１ ７— ０ ７２ １）０ — ０ １ ０ ６ ３ ８ ４ （０ ０ ２ ０２ — ５
１ Ｓｍｕ ｙ — ｖｌ ｉ Ｄ ｎＣｉｉ 简介
．
２． ２
防灾科技 学院学报
弹性 模 量 ：２ ． ｐ ￣ ４０ ａ Ｇ
泊松 比：０１ ； ． ７
第 １ 卷 ２
达 ４ ￣５ ，弱 风化 下段 一般 为 ４ ￣８ ０ ３ ｍ） ０ ０ｍ。
水库 地质 构造 清晰 ，不 具备 强震 的控 震构造 背 景条件 ，水库 蓄水后 ，存 在诱 发弱震 的可 能 ，诱 震 的位置 可能在 田湾 河河 口上游 的水 库主 库 中、后 段 大渡 河河 断裂 ，西侧 田湾河 、什 月河支 库一 带磨 西 断裂 及库 首段花 岗岩 峡谷 ，前 两 者可 能为构造 型 诱 震 ，后者可 能为表 浅 部卸荷 岩体 应力 调整 型 ，其震 级均 可 能较 弱 ， 地震 烈度 低于 工程 区 的设防 水平【。 ２ 】 挡 水 建 筑 物 为 混 凝 土 双 曲拱 坝 。坝 顶 高 程 为
其 中 以辉 绿 岩 脉为 主 ，走 向主 要为 Ｎ Ｗ 、Ｎ 、 Ｎ Ｗ Ｎ Ｅ向 ，中一 Ｅ 陡倾 角 为主 ，一般 宽度 为 ２ １ｍ，个 ～ ０
２ ）开发 了快 速 全局 和 局部 表 面元 搜 索 方法 和
基于最小二乘法的接触约束算子的算法，在保证精 度 的条件 下提 高 了算 法效 率 。
弱风化 上 段 ＞１０Ｉ； ０ ０ Ｔ １ ０ｍ 高程强 风化 ５ ５ｍ， Ｉ ２ ～１ 弱风化 上 段为 ４ ￣９ ０ ０ｍ； １０ 高程 左 岸强风 化 １０ｍ
１ ￣３ ｍ， 岸 无强风 化 ， ５ ０ 右 弱风 化上段 为 ２ ￣５ ０ ０ｍ，
７ ）具有任意波边界逐点输入功能，能够模拟 任何形式的地震波输入。
Ｓｍｕ ｎ是参考 Ｅ Ｉ ｉ Ｄｙ ＰＣ发展起 来 的 Ｃ ＡＥ软件 ， 在接 触碰撞 、 变形 、材 料非 线性 、材 料损伤 破 坏 、 大 爆 炸 效 应 等 方 面 的 功 能 优 于 Ｅ Ｉ ， 并 优 于 ＰＣ ＡＮＳ ． ＮＡ、Ａ ＡＣ Ｓ 等软件 。在 原动 力分 析 ＹＳＤＹ Ｂ Ｕ