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基于进化策略算法拟合多阻尼比反应谱的地震动仿真
李英民;杨琼;赖明
【期刊名称】《世界地震工程》
【年(卷),期】2003(19)2
【摘要】拟合多阻尼比反应谱的人造地震波是新抗震规范提出的要求。
本文引入多目标优化概念和进化策略算法,提出拟合多阻尼比反应谱的地震动仿真方法,解决了传统地震动仿真中的多阻尼比反应谱拟合精度较差的问题。
算例表明,该方法可获得优化问题的近似Pareto最优解集,在拟合多阻尼比反应谱的人造地震波集系的仿真方面有传统方法所不能比拟的优势,产生的人造波或人造波集系可满足工程抗震设计需要。
【总页数】6页(P33-38)
【关键词】进化策略算法;多阻尼比反应谱;人造地震波;抗震规范;地震动;仿真方法;抗震设计
【作者】李英民;杨琼;赖明
【作者单位】重庆大学土木工程学院;建设部科技司
【正文语种】中文
【中图分类】P315.9
【相关文献】
1.基于相位差谱与幅值谱的人造地震动的反应谱拟合 [J], 刘静;廖孝江
2.多阻尼比设计反应谱的非平稳地震动场拟合 [J], 田玉基;杨庆山
3.人造地震动多阻尼反应谱拟合优化算法 [J], 侯春林;李小军;戴志军
4.拟合多阻尼比目标反应谱的高精度地震动调整方法 [J], 谢异同;盛涛;袁俊
5.基于相位差谱的时-频非平稳人造地震动的反应谱拟合 [J], 杨庆山;姜海鹏
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第39卷第21期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.39No.21 2020地震动功率谱改进模型及其在人工地震动合成中的应用丁佳伟何浩祥闫晓宇2(1.北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京100124 ; 2.国家开放大学理工教学部，北京100039)摘要：地震动具有显著的时频非平稳性和随机性，目前表征地震动时频域特征的强度包络函数和功率谱模型的 精准性均需要通过统计分析进行验证。
针对时域信号峰值直接对齐等方法无法验证强度包络函数统计特征的局限性，提出基于能量持时的地震动强度统计模型建立方法，验证不同场地类型下的传统强度包络统计模型的准确性。
通过统计分析确认基于超越概率随机响应的功率谱模型在高频段存在精度不足，进而提出增加高频抑制项进行修正，结果表明修正公式明显改进了精度。
针对传统光滑功率谱模型不能充分表征真实地震动的频域非平稳性，提出光滑噪声功率谱模型，实现地震动功率谱的精细化刻画。
提出同时满足反应谱与功率谱精度的时频域双控的人工地震动合成方法，并实现精度较高的地震动生成。
关键词：强度包络函数;能量持时;功率谱;反应谱;地震动合成中图分类号：P315.9;TU311.3 文献标志码：A DOI：10.13465/ki.jvs.2020.21.034I m p r o v e d m o d e l of seismic p o w e r s p e c t r u m a n d its application inartificial g r o u n d m o t i o n synthesisDING Jiawei , HE Haoxiang1 , YAN Xiaoyu2(1.Beijing Mu ni cij Dal Key Lab o f Eartliquake Engineering and S t r u c t u r a l R e tr of it，Beij in g Univers2.Science and Engineering Teaching Department，The Open University o f China，Beijing100039，China)Abstract:Ground motions have significant time-frequency non-stationarity and r a n d o m n e s.The precision of the current intensity envelope function and power spectrum model to characterize ground motions/time-frequency features should be verified withi statistical analysis.H e r e，to overcome the limitation of the methiod for direct alignment of peak values of time-domain signals and other ones being not able to verify statistical characteristics of inten function，a method to establish statistical model of seismic intensity based on energy duration was proposed to verify the accuracy of traditional statistical model of intensity envelope u nder diferent site types.Statistical current power spectrum model based on random response with exceeding probability has insufficient precision in high frequency range.S o,a high-frequency suppression term was proposed to be added to the original formula，and do modification.Results showed that the corrected formula can improve the precision obviously.Aiming at the traditional smoot!i power spectrum model being not able to fully characterize the non-stationarity of actual ground moti domain，a smooth-noise p ower spectrum model was proposed to realize fine description of ground motion power spectrum. Finally，an artificial ground motion synthesis method with time-frequency domain dual-control was proposed.I t was shownthat the proposed method can simultaneously meet the a ccuracy r equirements of response s pectrum and realize higher accuracy ground motion generation.K e y wor d s：intensity envelope function；energy duration；power spectrum；response spectrum；ground motion synthesis地震动是复杂的随机过程，其主要特征可以由幅基金项目：国家重点研发计划（201&YFC1500604)；国家自然科学基金项 目（51878017)收稿日期：2019 -06 -25修改稿收到日期：2019 -08 -28第一作者丁佳伟男，硕士生,1995年生通信作者何浩祥男，博士，教授,1978年生值、频谱和持时三要素来描述。
地震波的ARMA模型仿真
李英民;赖明
【期刊名称】《重庆交通学院学报》
【年(卷),期】1996(015)002
【摘要】人造地震波是结构地震输入的基本形式之一．本文分析了工程中反演人造地震波常用的三角级数法的特点，从新的角度研究人造地震波的反演方法．本文引入了时间序列分析中的自回归滑动平均模型（ＡＲＭＡ模型），通过对模型动态特性和统计特性的分析，指出用其描述工程地震动的可行性和方便性．然后将参数识别技术应用于模型参数的确定中，将ＡＲＭＡ模型数学建模的适用范围从一般对于地震序列的模拟拓广到对某一谱特性的拟合，并由此提出了利用ＡＲＭＡ模型和参数识别技术进行人造地震波仿真的新方法．最后通过对新规范中两条标准反应谱的拟合反造地震波，展示了这一方法的实用性．
【总页数】8页(P21-28)
【作者】李英民;赖明
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P315.3
【相关文献】
1.考虑频率非平稳特性的地震波ARMA模型仿真方法 [J], 李英民;董银峰;夏洪流;赖明
2.日本“
3.11”地震波MYG004与常用地震波特性的对比分析 [J], 鹿磊;周颖
3.随机地震波模拟的时变ARMA方法及VC+ISML编程实现 [J], 曾珂;李进;何远宾
4.地震波各向异性走时层析成像有限元模型仿真 [J], 贾源源;董淼
5.银行房屋抵押贷款总额的时间序列预测——基于ARMA模型与趋势-ARMA组合模型的比较分析 [J], 金燚
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第22卷 增刊2000年5月重庆建筑大学学报Jo ur nal o f Cho ng qing Jianzhu Univ ersityVol.22 Sup.May2000文章编号:1006-7329(2000)s0-0022-05三维地震动频率非平稳特性的相关性研究李英民1, 白绍良1, 赖 明2(1.重庆建筑大学 建工学院,重庆 400045;2.建设部科技司,北京 100835)摘 要:基于地震动频率非平稳特性的穿零率表示方法,进行了三维地震动穿零率参数相关性的统计分析,给出了三维相关的参数取值建议。
关 键 词:地震动;三维;频率非平稳;相关性中图分类号:T U318 文献标识码:A地震动的频率非平稳特性近年来受到了较多的关注,被认为是对于结构弹塑性反应具有显著影响的重要因素之一[1～3]。
由于缺乏合适的描述方法,有关一维地震动频率非平稳特性统计特征或衰减规律的研究几乎还未见有过,更谈不上进行三维地震动频率非平稳特性的相关性研究。
作者曾提出用穿零率来近似描述频率非平稳特性的简化方法,认为该方法为频率非平稳特性的统计分析及三维相关性分析奠定了基础,分析结果便于工程应用[3,4]。
作为三维地震动相关性分析的系列研究之一,作者将在文献[5]关于三维地震动强度非平稳特性的相关性研究的基础上,通过穿零率参数的相关性统计分析研究三维地震动在频率非平稳特性方面的相关性问题。
1 频率非平稳特性的简化描述方法——穿零率函数定义穿零率为单位时间内的穿零次数,并建立实际地震动记录的穿零率模型为ν0(t)=Z0e-V0t(1)式中Z0为初始穿零率,V0为表示衰减速率的正指数。
采用单纯型优化方法可直接对实际记录的累积穿零次数曲线进行拟合以确定参数Z0和V0的值[3,4]。
该模型被认为是地震动频率非平稳特性的一种有效描述方法[3,4]。
2 三维地震动穿零率参数的相关性统计分析与强度非平稳特性相关性的研究相同[5],仍然区分双向水平分量之间和竖向与水平分量之间两种情形分析三维地震动关于频率非平稳特性的相关性。
基于《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究田利;李宏男
【期刊名称】《防灾减灾工程学报》
【年(卷),期】2010(30)1
【摘要】依据《电力设施抗震设计规范》(GB50260-96)中的设计反应谱,对随机地震动功率谱参数的取值进行了具体研究。
首先,采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,给出了地震动持时的取值;然后,根据加速度峰值等效原则,迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线;最后,选定Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过非线性拟合技术拟合了与《规范》中的地震烈度、场地类别相对应的谱参数。
研究结果表明,Clough-Penzien修正过滤白噪声模型能较好地拟合其曲线形状。
本文给出了相对于规范中的地面加速度功率谱参数值,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。
【总页数】7页(P17-22)
【关键词】地震动反应谱;地震动随机模型;功率谱密度函数
【作者】田利;李宏男
【作者单位】大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P315.9
【相关文献】
1.基于新抗震规范的地震动随机模型参数研究 [J], 薛素铎;王雪生;曹资
2.与建筑抗震设计规范相对应的地面地震动随机模型参数研究 [J], 潘晓东;秦从律;钱磊
3.基于新《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究 [J], TIAN
Li;GAO Guodong;GAI Xia
4.基于新《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究 [J], 田利;高国栋;盖霞;
5.现行抗震规范下地震动随机模型参数研究 [J], 任文杰;赵利军;穆蒙蒙
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第20卷第2期重庆建筑大学学报Vol.20No.2 1998年4月Journal of Chon gq in g Jianzhu Universit y A p r.1998·综述·工程地震动模型化研究综述及展望(Ⅰ)概述与地震学模型李英民赖明(重庆建筑大学建筑工程学院400045)摘要分析了地震动模型化研究的发展概况与特点,对地震动模型化研究中常用的地震学模型进行了综述与评价。
关键词地震动,地震学模型中图法分类号TU318引言地震动或地面运动是地震时由震源释放出的地震波以一定的辐射方式通过地壳介质传播至地表或地下浅层而产生的近地表介质的强烈振动。
地震动不仅是地球地壳介质这一复杂系统对于震源激励的输出,同时又是地震区工程结构所遭遇到的主要外部激励之一,对于结构抗震设计常常起控制作用。
因而地震动一直是地震学家和工程师研究的对象,成为联系地震学与地震工程学的纽带[1]。
人们对于任何事物的认识都必须经历一个从无知到感知、从浅到深、从片面到全面的发展过程。
由于受到当时的认识水平与技术水平以及有限的强震观测记录资料等主客观条件的限制,地震动研究的发展也经历了这样的过程。
在结构抗震设计方面,工程界最先考虑且仅能考虑到的是地震动的强度或幅值这一单一参数,之后注意到地震动的频谱特性并以反应谱的形式引入到抗震设计中。
随着震害经验和强震观测资料的积累以及试验技术的提高,地震动持时对于结构非线性地震响应的重要影响已被普遍接受。
这也就在客观上决定了当时所能采用的结构抗震设计理论与方法。
长期以来,地震动一直是工程结构地震反应研究与抗震设计的基础,在结构抗震设计理论的四大组成部分即地震动输入、结构模型化、结构反应分析及抗震设计原则中,地震动输入对于设计的最终结果起着重要的控制作用[2]。
纵观结构抗震设计理论的发展,地震动输入的研究,尤其是地震动特性的定量估计与预测,要远远落后于其它三部分的研究,因而使得抗震设计理论的总体水平在很大程度上受制于人们对地震动特性的认识和估计,可以说地震动的研究一直是促进结构抗震设计理收稿日期:1997-09-18李英民.男,1968年11生,副教授国家自然科学基金资助项目.No.5947802574重庆建筑大学学报第20卷论发展的重要力量。
坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响分析
李英民;王丽萍;赵耀
【期刊名称】《地震工程与工程振动》
【年(卷),期】2010()5
【摘要】为分析坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响规律,采用有限元数值分析方法,对黏弹性岩质坡地在白噪声输入下的响应进行计算。
分析了坡地地形对场地竖向反应谱及谱比的影响,研究了随着坡高及坡角的增加,坡地斜坡段及平台段竖向反应谱及谱比的变化规律,给出了坡地斜坡段及平台段设计竖向地震动放大系数,有关的研究结论可为坡地上工程结构的抗震设计提供参考。
【总页数】6页(P156-161)
【关键词】竖向地震动;反应谱谱比;坡地地形
【作者】李英民;王丽萍;赵耀
【作者单位】重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室;重庆大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】P315.98
【相关文献】
1.近断层长周期脉冲型地震动对竖向反应谱的影响研究 [J], 江辉;李新乐;窦慧娟
2.不同频谱特性输入地震动对场地设计地震动反应谱的影响 [J], 孙译; 张建志; 戴骜鹏; 孙印; 胡中民
3.坡地地形对地震动特性的影响分析 [J], 郝明辉;张郁山;赵凤新
4.竖向地震动加速度反应谱特性 [J], 徐龙军;谢礼立
5.竖向与水平向地震动加速度反应谱比特性分析 [J], 李恒;秦小军
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地震动幅值特性参数的工程适用性研究
李英民;丁文龙;黄宗明
【期刊名称】《土木建筑与环境工程》
【年(卷),期】2001(023)006
【摘要】提出了地震动幅值特性参数工程适用性的基本要求,据此对现有幅值的定义进行了简要评述,并通过其中六种不同幅值定义对结构弹性及弹塑性地震反应影响的显著性分析,给出了在工程应用中如何选择地震动幅值特性参数的建议.
【总页数】7页(P16-21,55)
【作者】李英民;丁文龙;黄宗明
【作者单位】重庆大学,土木工程学院,重庆,400045;机械工业第三设计研究院,重庆,400039;重庆大学,土木工程学院,重庆,400045
【正文语种】中文
【中图分类】TU318
【相关文献】
1.近断层地震动作用下隔震结构研究现状(Ⅰ)——地震动特性影响与隔震结构参数优化 [J], 唐承志;张永山;汪大洋;何超波
2.高幅值地震动参数及其潜在破坏势 [J], 徐龙军;许昊;谢礼立
3.厚层淤泥质粉质黏土的动力特性参数对地表地震动参数的影响 [J], 夏峰;郭宝震;余大新;
4.厚层淤泥质粉质黏土的动力特性参数对地表地震动参数的影响 [J], 夏峰;郭宝震;
余大新
5.地下工程设计地震动加速度幅值变化研究 [J], 徐龙军;谢礼立
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集集地震多维地震动频域非平稳特性分析
陈辉国;李英民
【期刊名称】《后勤工程学院学报》
【年(卷),期】2011(027)003
【摘要】基于HHT方法和集集地震实际地震记录,利用可表征地震动频域非平稳特性的瞬时频率时程和瞬时幅值时程,对集集地震多维地震动的频域非平稳分布特性、场地条件及震中距对非平稳特性的影响进行了分析.分析结果表明,瞬时频率方法在地震动频域非平稳特性的定量描述上较穿零率方法更为精确,可较好地反映多维地震动的频域非平稳特性.
【总页数】7页(P1-7)
【作者】陈辉国;李英民
【作者单位】重庆大学土木工程学院,重庆400045;后勤工程学院军事建筑工程系,重庆401311;重庆大学土木工程学院,重庆400045
【正文语种】中文
【中图分类】TU318
【相关文献】
1.集集地震与汶川地震、美国西部地震的近场区视波速比较 [J], 赵世伟;罗奇峰
2.台湾集集7.6级地震之车笼埔断层活动特征及其危害 [J], 陈文山
3.结构-土相互作用体系的地震作用取值——基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法 [J], 黄东梅;李创第
4.逆冲型地震强地面运动特性的研究以1999年台湾集集地震和2008年汶川地震
为例 [J], 黄蓓
5.长沙井动水位对台湾集集7.6级地震的震时效应及其机理分析 [J], 敬少群;王佳卫
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动态子结构法在凸起地形地震动响应中的应用李英民;王肖巍;宋维举【摘要】为研究山地地形对地震动放大效应的影响,满足实际工程中山地建筑地震动设计的需要,以单峰凸起地形为例,引入动态子结构法,计算地形坡角在30～60°,凸起高度20～80 m和平台段宽度50～600 m共60个不同尺寸岩质凸起地形在地震动输入下的响应,得到不同尺寸凸起地形下模型各点加速度和频谱特性变化规律.结果表明:与传统有限元分析方法相比,动态子结构法在保证计算精度的同时,能很大程度提高计算效率;凸起地形对地震动放大效应影响较大,坡脚到坡顶地震动响应不断增大,坡顶平台中点放大效应最为明显;随地形坡角和坡高增加,地形对地震动的放大效应呈增大趋势;坡角和坡高一定时,随地形宽度增加,地形凸起高度较小时,地震放大效应呈增大趋势,反之凸起高度较大时,地震放大效应呈降低趋势;地形凸起尺寸的增加会激发高频段反应的加剧,同时降低低频段反应峰值.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2019(051)006【总页数】7页(P156-161,170)【关键词】动态子结构法;凸起地形;平台宽度;地震动特性;反应谱谱比【作者】李英民;王肖巍;宋维举【作者单位】重庆大学土木工程学院,重庆400045;山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学),重庆400045;重庆大学土木工程学院,重庆400045;重庆大学土木工程学院,重庆400045【正文语种】中文【中图分类】TU375大量实际震害表明，坡地、凸起地形、凹地等复杂地形均会对地震动产生不利影响，不同复杂地形的地震动研究越来越受到关注[1]，目前众多学者对其作了大量研究.文献[2-3]对凸起地形地震动谱特性的影响作了研究，给出受地形影响的地面运动的位移傅里叶谱比规律和台地地形对地震地面运动特征周期的影响规律；文献[4-5]对局部复杂不规则地形地震动特性作了研究，发现复杂地形地震动放大效应要大于单一地形；文献[6-7]对不同尺寸边坡地形水平和竖向地震动反应谱特性作了研究，并给出岩质坡地斜坡段设计水平地震动放大系数；文献[8]研究了弹性层状半空间凸起地形SH波入射下地震放大作用，表明土层动力特性对凸起地形地震动特性有很大影响.上述研究主要集中在有限尺寸地形对地震动放大的探讨，对不同尺寸凸起地形对地震动放大效应规律的研究还相当少.为此，本文设计了不同尺寸凸起地形模型，其中包括坡角度在30～60°，凸起高度20～80 m和平台段宽度50～600 m共60个不同尺寸地形，引入动态子结构法进行计算，以分析不同尺寸凸起地形在地震动输入下的响应规律，为实际工程中山地建筑地震动设计提供参考.1 动态子结构法求解过程建立整体模型，并形成各子结构分析模型，对子结构形成原始边界条件并提取各子结构主模态及对应的刚度和质量矩阵.将主模态刚度矩阵，质量矩阵进行分块处理，通过基于势能的截断准则截取主模态的前k阶，以形成主模态矩阵[Φk]，并按照式(1)计算Øc以形成约束模态矩阵[Φc]，再按照式(2)求得坐标变换矩阵T.Ø(1)式中：KII和KIB分别是子结构刚度矩阵和子矩阵，下标I表示子结构内部节点，B 表示边界节点.(2)子结构物理运动方程左乘以T的转置得到子结构广义运动方程式(3)，并通过式(4)和式(5)求子结构的广义刚度和质量矩阵和(3)式中：(4)(5)根据对接边界上的位移协调式(6)和力的平衡条件式(7)，再按照“对号入座”的装配方式，将子结构广义坐标下的运动方程进行合并组装，形成整体体系运动方程式(8).(6)(7)(8)式中：分别为整体体系广义质量、阻尼、刚度和荷载矩阵.求解可得整体结构广义坐标下位移时程{q}，通过式(2)的坐标变换矩阵可求得物理坐标下的位移响应.2 约束模态综合法验证为验证动态子结构法在大型有限元计算中的正确性，采用整体法和shake91进行验算并与动态子结构法结果进行对比(仅考虑线弹性分析)[9-10].验算模型尺寸为：土体宽度L=5 000 m，深度H=400 m，边界为自由边界.其子结构划分为A、B、C、D四个子结构，具体划分情况为：子结构A尺寸为5 000 m×200 m，子结构B和D均为1 500 m×200 m，子结构C为2 000 m×200 m，详细划分见图1.图1 验算模型Fig.1 Checking model土体为基岩，弹性模量E=1.323×1010N/m2，泊松比ν=0.25，密度ρ=2 700kg/m3，SV波波速为Cs=2 425 m/s，材料阻尼比ξ=0.05，网格划分为10 m，地震波输入同为岩石基站采集的天然波3条Usa00418、Usa00146和Usa04466，其分别对应的峰值加速度为143.51、147.1、102.47 cm/s2.由岩层底部输入地震波，采集平地1号点位移及加速度响应时程，计算结果见图2.其中，以shake计算结果为准，有限元计算整体法和子结构法计算结果及误差见表1.由表1可知，与shake计算结果做对比，自由边界整体有限元计算结果位移和加速度最大值误差均在1.2%以内，子结构法误差均在2.5%以内.相比与传统有限元法，子结构法可在保证计算精度的同时大幅提高计算效率.表1 不同方法计算结果对比Tab.1 Calculation results of different methods方法位移最大值/mUsa00418Usa00146Usa04466位移误差/%加速度最大值/(m·s-2)Usa00418Usa00146Usa04466加速度误差/%平均计算时间/s子结构法0.057 50.212 40.019 20.36-2.251 22.273 61.611 42.49957整体法0.057 70.207 50.020 10.04-2.274 42.215 31.563 51.1410 300shake0.057 70.206 30.021 3—-2.304 42.204 81.545 2——图2 1号点位移和加速度对比Fig.2 Displacement and acceleration contrast diagram of point 13 不同尺寸凸起地形对地震响应影响规律分析3.1 计算模型参数及地震波选取土体边界采用自由场边界，为保证计算精度，土体宽度L=5 000 m，土体高度H为400 m，台地高度分别取h=20、40、60、80 m，边坡角度考虑α=30°、45°、60°三种情况，坡顶平台段宽度分别取d=50、100、200、400、600 m(经过大量计算所得，平台宽度d与高度h比值大于8，平台宽度对地震动放大的影响程度很小，故本文平台最大宽度d取600 m)，由于凸起平台左右对称，故采样点仅考虑左半模型，具体为下平台段3个点，坡脚坡顶各一个点，斜坡上2个点，坡顶平台3个点共计10个点.具体模型及子结构划分情况见图3(子结构详细尺寸同第2节).场地土质为岩质坡地，模型的物理参数取值同第2节.模型有限元参数取值为：单元网格尺寸应为1/10～1/8个感兴趣的最小波长，由于计算模型感兴趣频率均为0.1～15 Hz，故本文拟选用频段为0.1～20 Hz的白噪声进行激励，对应的最小波长为120 m左右，故网格大小可选择12 m.有限元计算时间间隔一般为Δt=1/10×fmax，本文计算最大频率为20 Hz，故时间间隔取Δt=0.002 s，本模型阻尼采用瑞雷阻尼，为忽略阻尼对地形的影响，故模型阻尼系数均取δ=0，β=0.000 1 .为反映地震动增大的真实情况，本文随机选用峰值加速度为320cm/s2，持续时间为20 s的20条白噪声，取计算平均数作为最后分析结果.图3 计算简图Fig.3 Calculation diagram3.2 不同尺寸凸起地形对PGA的影响规律分析通过动态子结构法的计算，求得各模型各观测点最大加速度比值(其他观测点均以1号点为基准点，除以1号观测点加速度得到加速度增大系数)，分析时域内不同尺寸凸起地形对地震动放大的影响.由于文章篇幅有限，仅给出α30h20、α30h60、α45h60和α60h60四种情况加速度比值(其中α表示坡角度值，h表示平台凸起高度值)，具体结果见图4(图中50、100、200、400、600表示平台宽度d=50、100、200、400、600 m).由图4可知，从1号点到10号点，各计算模型最大加速度比值均有增加趋势，不同尺寸凸起地形对加速度变化规律有一定影响，平台宽度不变情况下，加速度随坡角度和凸起高度的增大而增大，但加速度随坡角度变化的增大幅度很小，凸起高度的变化对加速度增大程度影响很大.从各观测点加速度增大程度来看，同等条件下，由于平台中点受到斜坡面地震动反射叠加效果最为明显，故凸起地形坡顶平台中点(10号点)增加趋势最明显，平台中点(10号点)的加速度在不同尺寸地形下的变化情况见图5(图中20、40、60、80表示平台高度h=20、40、60、80 m).图4 各点不同尺寸地形最大加速度比值Fig.4 Maximum acceleration ratio of different-size terrains at each point图5 平台中点(10号点)不同平台宽度最大加速度放大系数Fig.5 Maximum acceleration variation curves of the midpoints (point 10) of platforms with different widths由图5可知，平台宽度的变化对不同尺寸凸起地形加速度放大规律有较大影响.当凸起高度很小时(h=20、40 m)，加速度增大值随平台宽度的增大呈先增大后略微减小的趋势，且整体变化程度不大；当凸起地形尺寸变大，凸起高度为h=40、60 m时，加速度增大值随平台宽度的增大呈减小趋势，且减小趋势明显.不同模型中最大加速度减小百分率见表2(此百分率为平台宽度为50 m和600 m时的10号点最大加速度减小值)，凸起高度越高，随平台宽度的增加各点最大加速度减小幅度越明显.表2 10号点最大加速度减小百分率Tab.2 Percentage reduction of maximum acceleration at point 10坡高/m最大加速度减小百分率/%坡角度30°坡角度45°坡角度60°20-2.61-3.45-2.59406.877.828.156015.6721.0022.498022.9427.0428.573.3 不同尺寸凸起地形对频谱特性的影响分析计算了不同高度不同角度和不同平台宽度下各模型的加速度反应谱，并用其他各观测点反应谱除以1号观测点反应谱得到谱比值，分析频域内不同观测点地震动放大效应.本节内容提取具有代表性的部分模型结果进行规律分析，图6给出了坡角度α=30°，高度h=60 m，平台宽度d=200 m各观测点的谱比值(其它模型规律相似).由图6可知，各点最大谱比值变化规律与加速度最大比值变化规律一致，地震动放大效应随点号的增大呈增大趋势，对于斜坡段，坡顶的谱比值高于其他斜坡点，在坡顶平台段，平台中心(10号点)谱比值最大，其他平台点谱比随离平台中心的距离增加呈略微减小趋势，故以下均以10号点分析结果(其他点规律相似)作为研究对象，分析频域内不同尺寸凸起地形对坡顶地震动放大程度的影响.10号点不同凸起地形尺寸下加速度反应谱计算结果见图7(图中50、100、200、400、600表示平台宽度为d=50、100、200、400、600 m).图6 各点谱比值曲线Fig.6 Spectral ratio curve of each point图7 10号点不同模型反应谱曲线Fig.7 Spectral curves of different models at point 10由图7可知，反应谱最大值随坡角度和高度的增加呈增加趋势，且凸起地形尺寸的大小对反应谱形状有很大影响.随地形尺寸增大(高度和宽度增加)，地形尺寸效应凸显，地形高频段(周期为0.2 s左右)反应渐渐增大并呈现双峰，且第二峰值(0.7 s 左右)逐渐减小.说明地形尺寸的增大会使得高频段振动加强，低频段响应相对减弱，此结论与李英民等[7]计算规律相似.为分析各模型反应谱增大程度，10号点不同尺寸凸起地形反应谱最大值变化曲线见图8(图中20、40、60、80表示平台高度h=20、40、60、80 m).由图8可知，规律与加速度结果类似，地形尺寸相对较小时，凸起地形地震动响应随平台宽度的增加呈先增加后减小趋势，且变化幅度很小；地形尺寸较大时，地震动响应随平台宽度增加而减小.不同尺寸模型10号点谱比曲线见图9(图中50、100、200、400、600表示平台宽度d=50、100、200、400、600 m).图8 10号点不同模型反应谱最大值Fig.8 Maximum response spectra of different models at point 10图9 10号点不同模型谱比曲线Fig.9 Spectral ratio curves of different models at point 10由图9可知：1)谱比值随着坡角的增加和坡高度增加呈增大趋势，且随地形的宽度和高度的变化，谱比峰值频段出现明显变化；2)当地形凸起尺寸相对较小时(h=20、40 m)，由于局部地形过于平坦，地形本身对地震动的放大效应整体不太明显.此时随着凸起地形宽度增加，受长周期地震动影响比较明显，其在周期为0.8 s左右的低频段谱比值显著增加；3)当地形凸起尺寸相对较大时(h=60、80 m)，地形尺寸效应开始凸显，地形对地震动高频段响应变得敏感，此时随着凸起地形宽度的增加，谱比在周期为0.2 s左右高频段呈增加趋势，而在周期为0.8 s左右的低频段呈明显降低趋势.由此可知凸起地形尺寸的增加会增大地震动高频阶段响应，减小低频段响应，在凸起高度达到一定高度时，地形放大效应随平台宽度的增加总体呈减小趋势，此结论与郝明辉等[5]计算规律相似.4 结论1)动态子结构法在保证大型有限元模型计算精度的同时，能够有效提高计算效率.2)不同尺寸凸起地形对地震加速度响应有很大影响.相同尺寸地形下，在斜坡段，从坡角到坡顶加速度呈增大趋势，坡顶平台段中心点加速度最大；且随地形坡角和高度的增加，各点加速度均呈增加趋势.3)地形宽度变化对加速度放大的影响相对复杂，在地形高度达到一定程度时，凸起地形各点加速度随坡顶宽度增加而减小，且凸起尺寸高度越高减小幅度越大；反之，各点加速度呈小幅增加趋势.4)不同尺寸凸起地形对反应谱和谱比影响趋势与加速度响应规律相近.不同之处在于，地形凸起高度的增加会激发高频段反应的加剧，同时降低低频段反应峰值.参考文献【相关文献】[1] 刘洪兵,朱稀.地震中地形放大效应的观测和研究进展[J].世界地震工程,1999,15(3):20LIU Hongbing, ZHU Xi. Advance on topographic amplification effects of seismicresponse[J]. World Earthquake Engineering, 1999,15 (3): 20[2] 荣棉水,李小军.局部地形对出平面运动谱特性的影响分析[J].中国地震,2007,23(2):147RONG Mianshui, LI Xiaojun. The effect analysis of topography on the spectrum propertyof anti-plane movement[J]. Earthquake Research in China, 2007, 23(2): 147[3] 荣棉水,李小军,吕悦军.平台地形地面运动特征周期值的影响[J].中国地震,2009,25(2):178 RONG Mianshui, LI Xiaojun, LU Yuejun. Effect of protruding topography on characteristic period of ground motion[J]. Earthquake Research in China, 2009,25(2): 178[4] 刘晶波.局部不规则地形对地震地面运动的影响[J].地震学报,1996,18(2):239LIU Jingbo. Influence of local irregular topography on seismic ground motion[J]. Acta Seismologica Sinica, 1996, 18(2): 239[5] 郝明辉,张郁山.凸起地形对地震动特性的影响[J].地震学报,2014,36(5):883HAO Minghui, ZHANG Yushan. Analysis of terrain effect on the properties of ground motion. Acta Seismologica Sinica, 36(5): 883[6] GEORGE D, ACHILLEAS G. Numerical evaluation of slope topography effects on seismic ground motion[J]. 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对已有强震地面运动功率谱模型的改进
彭凌云;周锡元;李小军
【期刊名称】《北京工业大学学报》
【年(卷),期】2011(037)003
【摘要】为使得地震动功率谱模型在低频区域更好的模拟实际地震动的能量分布,同时兼顾模型的简单性和实用性,在已有地震动功率谱模型基础上提出了修正金井清模型和修正胡聿贤-周锡元模型.文中推导了具有这2种功率谱特征的平稳过程作用下单自由度结构的随机响应计算公式;基于单自由度结构随机反应对6种功率谱模型进行了对比.结果表明:修正胡聿贤-周锡元模型构造简单,能合理描述强震地面运动过程的频域能量分布,其对应平稳随机过程作用下结构随机响应也与加速度时程样本对应的结果相符,适于工程应用;修正金井清模型在一定程度上修正了金井清模型的缺陷,可以替代金井清模型.
【总页数】7页(P388-394)
【作者】彭凌云;周锡元;李小军
【作者单位】北京工业大学,工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,北京,100124;北京工业大学,工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,北京,100124;中国地震局,地球物理研究所,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】P315.9
【相关文献】
1.地面运动的转动功率谱统一数学模型 [J], 李宏男
2.改进的一维时变海面模型及其分数阶功率谱研究 [J], 陈小龙;黄勇;关键;何友
3.强震地面运动的频域物理模型研究 [J], 安自辉;李杰
4.地震动功率谱改进模型及其在人工地震动合成中的应用 [J], 丁佳伟;何浩祥;闫晓宇
5.平稳地震地面运动改进金井清谱的相关函数模型 [J], 李鸿晶;孙广俊;任永亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
结构非线性地震反应分析的改进能力-需求曲线方法
李英民;杨成;赖明
【期刊名称】《世界地震工程》
【年(卷),期】2003(19)4
【摘要】对能力-需求曲线法提出了三方面改进,即直接以 POA 侧推曲线换算得的能力曲线代替简化二折线能力谱、用具有包络意义的双能力曲线考虑加载模式的不确定性、用双需求力曲线考虑结构非线性恢复力模型的不确定性;对改进能力-曲线方法与时程分析方法的计算结果进行了对比,并给出了具有统计意义的改进能力-需求曲线方法结果的评判方法。
算例表明,改进方法能够有效减小能力谱和需求曲线建立过程中不确定性因素对分析结果所造成的误差,具有更好的工程适用性。
【总页数】6页(P28-33)
【关键词】能力-需求曲线方法;能力谱;需求曲线;水平加载模式;结构非线性地震【作者】李英民;杨成;赖明
【作者单位】重庆大学土木工程学院;西南交通大学土木工程学院;建设部科技司【正文语种】中文
【中图分类】P315
【相关文献】
1.钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性地震反应实用分析方法的研究 [J], 汪梦甫;周锡元
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3.钢筋砼空间框架结构非线性地震反应分析的超级有限元方法 [J], 江建;邹银生;何放龙
4.基于Timoshenko梁理论纤维模型巨型钢框架结构非线性地震反应分析方法 [J], 徐国林;张令心;孙景江;柏亚双
5.偏心结构非线性地震反应分析的一种简化方法 [J], 戴君武;张敏政;郭迅;黄玉龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
