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我国地震工程领域首个大型科学装置落户天津
柳建乔
【期刊名称】《大地测量与地球动力学》
【年(卷),期】2018(38)11
【摘要】天津大学牵头的国家重大科技基础设施——大型地震工程模拟研究设施近日由国家发改委批复立项。
该设施包括三大系统:地震工程模拟试验系统、高性能计算与智能仿真系统、试验配套与共享系统。
该项目将建设尺寸和载重量更大的地震模拟振动台、能同时模拟地震与水下波流耦合作用的振动台台阵试验装置,将大幅提升我国地震工程领域的创新能力。
【总页数】1页(P1136-1136)
【关键词】地震工程;天津大学;试验装置;地震模拟振动台;模拟试验系统;科学;智能仿真系统;研究设施;
【作者】柳建乔
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】P315.9
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高分辨率遥感图像在城市快速震害预测中的应用研究赵琪;翟永梅;李铁铮【摘要】Taking a county in Henan province as an example, this paper analyzed the high resolution remote sensing image, got the buiding information successfully, built the damage matrix and assessed the seismic ability under frequent and rare earthquake with comprehensive earthquake risk index. Contracted with the filed survey, the HRRSI method has high precession with low error, which can meet the practical application satisfyingly. The result shows that HRRSI is extremely helpful and promising in the earthquake damage prediction.%以河南省某县城为例,通过分析高分辨率遥感图像,获取建筑物的属性信息,结合相关调查数据,建立震害矩阵,得到震害预测结果,计算综合地震危险性指数,评价该区域综合抗震能力.与实际调研结果对比后发现,基于高分表率遥感图像的建筑物信息提取技术具有较高精度,能够满足大范围快速震害预测的需要.【期刊名称】《灾害学》【年(卷),期】2012(027)002【总页数】5页(P72-76)【关键词】高分辨率遥感影像;建筑物信息;震害矩阵;综合地震危险性指数;震害预测【作者】赵琪;翟永梅;李铁铮【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学上海防灾救灾研究所,上海200092;中国建筑东北设计研究院,辽宁沈阳110006【正文语种】中文【中图分类】P315.90 引言地震灾害是一种突发性强、破坏力巨大的自然灾害。
地震工程学作业课程名称: 地震工程学指导老师: ______ 翟永梅__________ 姓名: ________ 史先飞________ 学号: ______ 1232627 ________一、地震波生成反应谱1所取的地震波为Elce ntro地震波加速度曲线，如图1所示。
400系列1图1 Elce ntro 地震波加速度曲线2所调用的Matlab程序为：***********读入地震记录***********ElCentro;Accelerate= EICentro(:,1)*9.8067;% 单位统一为m和sN=length(Accelerate);%N 读入的记录的量time=0:0.005:(N-1)*0.005; % 单位s颊始化各储存向量Displace=zeros(1,N); % 相对位移Velocity=zeros(1,N); % 相对速度AbsAcce=zeros(1,N); % 绝对加速度***********A,B 矩阵***********Damp=0.02; %阻尼比0.02TA=0.0:0.05:6; %TA=0.000001:0.02:6; % 结构周期Dt=0.005; %地震记录的步长%己录计算得到的反应，MaxD为某阻尼时最大相对位移，MaxV为某阻尼最大相对速度，MaxA某阻尼时最大绝对加速度，用于画图MaxD=zeros(3,length(TA));MaxV=zeros(3,length(TA));MaxA=zeros(3,length(TA));t=1;for T=0.0:0.05:6NatualFrequency=2*pi/T ; % 结构自振频率DampFrequency=NatualFrequency*sqrt(1-Damp*Damp); % 计算公式化简e_t=exp(-Damp*NatualFrequency*Dt);s=sin(DampFrequency*Dt);c=cos(DampFrequency*Dt);A=zeros(2,2);A(1,1)=e_t*(s*Damp/sqrt(1-Damp*Damp)+c);A(1,2)=e_t*s/DampFrequency;A(2,1)=-NatualFrequency*e_t*s/sqrt(1-Damp*Damp);A(2,2)=e_t*(-s*Damp/sqrt(1-Damp*Damp)+c);d_f=(2*Damp A2-1)/(NatualFrequency A2*Dt);d_3t=Damp/(NatualFrequency A3*Dt);B=zeros(2,2);B(1,1)=e_t*((d_f+Damp/NatualFrequency)*s/DampFrequency+(2*d_3t+1/NatualFrequencyA2)*c)-2*d_3 t;B(1,2)=-e_t*(d_f*s/DampFrequency+2*d_3t*c)-1/NatualFrequencyA2+2*d_3t;B(2,1)=e_t*((d_f+Damp/NatualFrequency)*(c-Damp/sqrt(1-DampA2)*s)-(2*d_3t+1/NatualFrequencyA2 )*(DampFrequency*s+Damp*NatualFrequency*c))+1/(NatualFrequencyA2*Dt); B(2,2)=e_t*(1/(NatualFrequencyA2*Dt)*c+s*Damp/(NatualFrequency*DampFrequency*Dt))-1/(NatualF requencyA2*Dt);for i=1:(N-1) % 根据地震记录，计算不同的反应Displace(i+1)=A(1,1)*Displace(i)+A(1,2)*Velocity(i)+B(1,1)*Accelerate(i)+B(1,2)*Accelerate(i+1);Velocity(i+1)=A(2,1)*Displace(i)+A(2,2)*Velocity(i)+B(2,1)*Accelerate(i)+B(2,2)*Accelerate(i+1);AbsAcce(i+1)=-2*Damp*NatualFrequency*Velocity(i+1)-NatualFrequencyA2*Displace(i+1);endMaxD(1,t)=max(abs(Displace));MaxV(1,t)=max(abs(Velocity));if T==0.0MaxA(1,t)=max(abs(Accelerate));elseMaxA(1,t)=max(abs(AbsAcce));endDisplace=zeros(1,N);% 初始化各储存向量，避免下次不同周期计算时引用到前一个周期的结果Velocity=zeros(1,N);AbsAcce=zeros(1,N);t=t+1;End********** *PLOT ***********close allfigure %绘制地震记录图plot(time(:),Accelerate(:))title('PEER STRONG MOTION DATABASE RECORD')xlabel('time(s)')ylabel('acceleration(g)')gridfigure %绘制位移反应谱plot(TA,MaxD(1,:),'-.b',TA,MaxD(2,:),'-r',TA,MaxD(3,:),':k')title('Displacement')xlabel('Tn(s)')ylabel('Displacement(m)')legend(' Z =0.02')Gridfigure %绘制速度反应谱plot(TA,MaxV(1,:),'-.b',TA,MaxV(2,:),'-r',TA,MaxV(3,:),':k') title('Velocity') xlabel('Tn(s)')ylabel('velocity(m/s)')legend(' Z =0.02')Gridfigure %绘制绝对加速度反应谱plot(TA,MaxA(1,:),'-.b',TA,MaxA(2,:),'-r',TA,MaxA(3,:),':k')title('Absolute Acceleration')xlabel('Tn(s)')ylabel('absolute acceleration(m/s A2)')legend(' Z =0.02')Grid3运行的结果得到的反应谱OO MQS^tiL4i YHn£m g15 -l^gu■盒—H 图2位移反应谱RnlaJE一"UJ一r u'q :I.图3速度反应谱--丄4图4加速度反应谱、反应谱生成地震波1所取的反应谱为上海市设计反应谱设计反血［普图5上海市设计反应谱2反应谱取值程序为：%规范反应谱取值程序参照01年抗震规范function rs_z=r_s_1(pl,zn,ld,cd,fz) %%%pl 圆频率，zn 阻尼比，ld 烈度,cd 场地类型，场地分组fz %%%%度选择if ld==6arfmax=0.11;endif ld==7arfmax=0.23;endif ld==8arfmax=0.45;endif ld==9arfmax=0.90;end%%%%地类别，设计地震分组选择if cd==1if fz==1Tg=0.25;endif fz==2Tg=0.30;endif fz==3Tg=0.35;endendif cd==2if fz==1Tg=0.35;end iffzE T g u o.4c?end=h f z s3TgM0.45- endendIFOO-HHWiffzMM 」TgM0.45-endiffzE TgHO.55-end=h f z s3Tg"0.65_ endend ifcdMM4iffzMM 」Tg"0.65_ endiffzE Tg"0.75_ end =h f z s 3T g u o .9c?end end %%%%%%%%% c e i s-M z n -%%%%<wm 民_2忒002+(005占毁5))00_if 3X 0-mMMO 八end _m R5巴 +(005占包5))二006+」.7*c e i s-)_if_m R5A 0.55-m R5M 0.55 八end sjzsMO.9+(oo5—ceis-)/(o.5+5*ceis-)八%%%<^^wT 」T2T3TglT3=5*Tg;T_jg=2*pi./pl;%%%第一段0〜T1if T_jg<=T1 arf」g=0.45*arfmax+(lmt2*arfmax-0.45*arfmax)/0.1*T」g;end%%%第二段T1〜T2if T1<T_jg &T_jgv=T2arf_jg=lmt2*arfmax;end%%%第三段T2~T3if T2<T_jg &T_jgv=T3arf_jg=((Tg/T_jg)A sjzs)*lmt2*arfmax;end%%%第四段T3〜6.0if T3<T_jg &T_jgv=6.0arf_jg=(lmt2*0.2Asjzs-lmt1*(T_jg-5*Tg))*arfmax;end%%%第五段6.0〜if 6.0<T_jgarf」g=(lmt2*0.2Asjzs-lmt1*(6.0-5*Tg))*aifmax;end%%%%反应谱值拟加速度值rs_z=arf_jg*9.8;end3生成人造地震波主程序：%%主程序%%%%%%%确定需要控制的反应谱Sa(T)仃=T1,…,TM)的坐标点数M,反应谱控制容差rcTyz=[0.04:0.016:0.1,0.15:0.05:3.0,3.2:0.05:5.0];rc=0.06;nTyz=length(Tyz);ceita=0.035;%%% 阻尼比：0.035for i=1:nTyzSyz(i)=r_s_1(2*pi/Tyz(i),ceita,8,2,1); %%%%8 度，2 类场地，第1 地震分组end%%%%%变换的频率差：2*pi*0.005(可以保证长周期项5s附近有5项三角级数)；%%%频率变化范围N1=30, 30*0.005*2*pi ;N2=3000, 5000*0.005*2*piplc=2*pi*0.005;pl=30*0.005*2*pi:0.005*2*pi:10000*0.005*2*pi;npl=length(pl);P=0.9; %%%保证率%%%%人造地震动持续时间40s，时间间隔：0.02sTd=40;dt=0.02;t=0:0.02:40;nt=length(t);%%%%%衰减包络函数t1=8; %%%%t升段t2=8+24; %%%%平稳段;下降段则为40 - 32 = 8sc=0.6; %%%瘵减段参数for i=1:ntif t(i)v=t1f(i)=(t(i)/t1F2;endif t(i)>t1 & t(i)<t2f(i)=1;endif t(i)>=t2f(i)=exp(-c*(t(i)-t2));endend%%%%%反应谱转换功率谱for i=1:nplSw(i)=(2*ceita/(pi*pl(i)))*r_s_1(pl(i),ceita,8,2,1F2心2*log(-1*pi*log(P)/(pl(i)*Td)));Aw(i)=sqrt(4*Sw(i)*plc);end%%%%%%%%%%合成地震动at=zeros(nt,1);atj=zeros(nt,1);for i=1:nplfai(i)=rand(1)*2*pi;for j=1:ntatj(j)=f(j)*Aw(i)*real(exp(sqrt(-1)*(pl(i)*t(j)+fai(i))));endat=at+atj;end%%%%%计算反应谱验证是否满足rc在5%的要求,需要时程动力分析%%%%%%%%%%%% response spectra of callidar%%%%%%% parameterg=9.8;m=1;xO=O;vO=O;ww=2*pi./Tyz;%%%%%%%% loadag=at; %%%%%% 修改%%%%%%% solutionfor y=1:nTyzz=0.037;w=ww(y);c=2*z*w;k=w A2;for i=1:nt-1p(i)=-ag(i+1)+ag(i);aO=m\(-ag(i)-c*vO-k*xO);kk=k+(dtA2)\(6*m)+dt\(3*c);pp=p(i)+m*(dt\(6*vO)+3*aO)+c*(3*vO+2\(dt*aO));dx=kk\pp;dv=dt\(3*dx)-3*vO-2\(dt*aO);x仁xO+dx;xO=x1;v1= vO+dv;vO=v1;as(i)=aO;as(i)=as(i)+ag(i);vs(i)=vO;xs(i)=xO;endmaxas(y)=max(as);maxvs(y)=max(vs);maxxs(y)=max(xs);endfor i=1:nTyzrspa(i)=maxas(i);end%%%%%比较容差for i=1:nTyzrcrsp(i)=abs(rspa(i)-Syz(i))/max(Syz(:));endjsnum=1;while max(rcrsp(:))>rc%%%%%!环体函数blxs=Syz./rspa;for X S X S A 5P -if 2*pi/p-(xsxsATyzu)b_xs 」(xsxs)Mb_xsu)八 end forSXSXM+nTyz 匕if(2*pi/p-(xsxs)VMTyz(sxsx))3(2*pi/p-(xsxsAMTyz(sxsxi))b_xs 」(xsxs)Mb_xs(sxsx)+(b_xs(sxsx+」)—b_xs(sxsx))*(2*pi/p-(XSXSTTyz(sxsx))/(Tyz(sxsx+」)—Tyz(sxsx))八end end if 2*pi/p-(xsxs)VTyz(nTyz)b_xs 」(xsxs)Mb_xs(nTyz=endend AWMAW.*b_xsn %%%%%%%%%%镇>鑒窗alrzerosmL 」)八aili-zeros(nL:)八for j "5ia i s A s *A W (i )*r e a -(e x p (s q r t s)*(p -(i )*s +f a i (i ))))八end a ll a i +a Fend %%%%%%**河m 请專电徊审裁百 r c m 5蚩4斓決%%%%%%%%%%%% response speara ofca三dar%%%%%%%parameter g u p o?XOMO 八VOMO 八WWM2*PL/TyN %%%%%%%%o a daguac%%%%%% 氢%%%%%%%socHonfory2nTyz Z U O O 37-WMWW(y)八CM2*z*wikuw>2p (i )p a g T 」)+a g eaoMm一i g(v c *v 9k *x o )八 k k M k +(d s2)一(6*m)+cn一(3*2ppup(i)+m*(cm(6*vo)+3*ao)+c*(3*vo+2v2:*ao))_ dxMkk 一 pp- d VMCm(3*dxT3*v92 一(di*ao)-x 」M X O +d ><XOMX 」八<M V O +d <V O M <八a s (T a pas(iHas(i)+ag(ix V S (T V PX S (T X Pendmaxas(y)Mmax(as=maxvs(y)Mmax(vs)八maxxs(y)Mmax(xs)八end for 耳5Tyzrspa(iHmaxas(一)八end%%%%% 黨<mfor耳5Tyz rcrsp(Tabs(rspa?syz(一))/max(syzc)=end jsnumMjsnumi max(rcrspc)) end%%%%%»凑罢河m请>涪酱请%%%%%%%%%%%%responsespearaofca 三dar%%%%%%%parameter %%Tjs"0.05o0rp? %%nTjsllengihcrjs)八g u p o?XOMO 八VOMO 八WWM2*PL/TyN %%%%%%%%o a dagMac%%%%%%%w 涔%%%%%%%socHonfor y=1:nTyzz=0.037;w=ww(y);c=2*z*w;k=w A2;for i=1:nt-1p(i)=-ag(i+1)+ag(i);a0=m\(-ag(i)-c*v0-k*x0);kk=k+(dtA2)\(6*m)+dt\(3*c);pp=p(i)+m*(dt\(6*v0)+3*a0)+c*(3*v0+2\(dt*a0));dx=kk\pp;dv=dt\(3*dx)-3*v0-2\(dt*a0);x1=x0+dx;x0=x1;v1= v0+dv;v0=v1;as(i)=a0;as(i)=as(i)+ag(i);vs(i)=v0;xs(i)=x0;endmaxas(y)=max(as);maxvs(y)=max(vs);maxxs(y)=max(xs);endfor i=1:nTyzrspa(i)=maxas(i)/g;rspa_S(i)=r_s_1(2*pi/Tyz(i),ceita,8,2,1)/g;endsubplot(2,1,1);plot(t,at);subplot(2,1,2);plot(Tyz,rspa);hold on;plot(Tyz,rspa_S);4生成的人造地震波如图所示图6人造地震波和初始反应谱。
地震工程学：地震工程学是研究地震动、工程结构地震反应和抗震减灾理论的科学。
从学科上看，地震工程学跨越地震学、工程学与社会学三个学科，且以前两者为主，它具体包括工程地震与结构抗震两个分支。
地震学与地震工程学前者需要从后者去实现其最终目的；后者需要以前者的研究结果为基础；相互衔接的地方，两者都要去研究，很难区分应该属于哪一个学科；两者各有自己的目的，重点各不相同。
二、地震工程学的基本内容地震工程学科的任务：根据地震预报现有的结果，在国家经济政策的指导下，经济、安全而又合理地制定新建工程的抗震设防技术措施、对已有工程制定鉴定标准和加固措施。
根据专业性质和工作阶段，地震工程学的研究可分为几个部分：（1）地震危险性分析与地震区划根据地震长期预报的结果（未来地震的时间、地点、强度、概率）对选用的地震动设计参数，估计其大小与发生概率，即地震危险性；再根据危险性大小，作出以这些参数为指标的地震动区划。
如我国现有的地震烈度区划图。
这一工作把地震工作者的预报结果，转化为工程抗震所需参数的预报地震烈度区划是根据国家抗震设防需要和当前的科学技术水平，按照长时期内各地可能遭受的地震危险程度对国土进行划分，以图件的形式展示地区间潜在地震危险性的差异。
（2）抗震规范与抗震设计对新建工程，规定法定抗震原则和具体措施，在抗震设计中必须遵守。
这些原则和措施是根据宏观震害总结出来的抗震经验，从强震观测、结构试验与动力分析所了解的结构抗震原理，以及工程设计者的工程经验这三方面综合起来的技术成果，在国家经济政策指导下，制定的综合准则。
（3）抗震鉴定加固对已有工程，针对当地未来可能遭遇的地震危险，估计已有工程的危害性，提出加固的原则和可行的技术措施。
（4）抗震救灾一项是在已发生强地震的现场，为了减轻可能的进一步的危害而应采取的措施；另一项是对短临强地震预报区进行的防灾准备。
工程地震：研究的问题是中、长期地震预报中的潜在震源区划分、潜在震源区地震活动性规律、地震动工程参数的选择，以及这些参数的估计等。
地震工程学的最新进展地震，这一自然界的巨大力量，始终威胁着人类的生命和财产安全。
为了更好地应对地震带来的挑战，地震工程学应运而生，并在不断的研究和实践中取得了显著的进展。
在过去，地震工程学主要侧重于建筑物的抗震设计，通过增加结构的强度和刚度来抵抗地震作用。
然而，随着研究的深入和技术的发展，如今的地震工程学已经涵盖了更广泛的领域和更先进的理念。
材料科学的进步为地震工程学带来了新的突破。
新型的抗震材料不断涌现，如高性能混凝土、纤维增强复合材料等。
这些材料具有更高的强度、更好的韧性和耐久性，能够显著提高建筑物在地震中的抗倒塌能力。
例如，纤维增强复合材料可以用于加固老旧建筑的结构构件，增强其抗震性能，延长建筑物的使用寿命。
计算机模拟技术的发展使得我们能够更准确地预测地震对建筑物和基础设施的影响。
通过建立复杂的数学模型，结合地质条件、地震波特征和建筑物结构等因素，工程师们可以在计算机上模拟地震发生时的情况，评估不同设计方案的抗震效果。
这不仅大大减少了试验成本和时间，还为优化设计提供了有力的支持。
监测技术的革新也为地震工程学注入了新的活力。
传感器网络的广泛应用使得我们能够实时监测建筑物和桥梁在地震中的响应。
这些传感器可以收集结构的振动、变形和应力等数据，通过无线传输技术将信息发送到控制中心，为及时评估结构的安全性和采取相应的应急措施提供依据。
此外，基于卫星遥感技术的监测系统能够对大范围的区域进行监测，快速获取地震后的灾情信息，为救援和重建工作提供重要的决策支持。
在抗震设计理念方面，性能化设计逐渐成为主流。
传统的抗震设计往往基于单一的设防烈度，而性能化设计则根据建筑物的重要性、使用功能和业主的需求，设定不同的抗震性能目标。
例如，医院、学校等重要公共建筑可能需要在大地震后仍能保持正常使用功能，而普通住宅则可以允许一定程度的损坏但不倒塌。
这种个性化的设计理念能够更好地平衡安全性和经济性。
隔震和减震技术的应用也越来越广泛。
基于GIS的建筑物震害预测系统的开发与应用翟永梅;陈刚;欧阳倩雯【摘要】以上海市浦东新区潍坊街道为实验区,基于ArcGIS软件平台,开发了建筑物震害预测系统.该系统分为3个组件:震害矩阵统计工具、震害预测工具箱、建造年代及震害结果赋值工具,将建筑物的属性数据、建筑物易损性模型和震害预测结果嵌入GIS平台,实现了震害预测的批量化和自动化,以及预测结果的交互可视化.另外还将开发的建筑物震害预测系统应用于实验区,所得结论与以前项目研究成果对比一致,验证了该系统的可靠性,得出的震害预测结果,可以辅助城市抗震防灾规划的决策.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2015(038)001【总页数】5页(P143-147)【关键词】震害预测;GIS;系统开发;震害矩阵【作者】翟永梅;陈刚;欧阳倩雯【作者单位】同济大学上海防灾救灾研究所,上海200092;同济大学土木工程学院,上海200092;苏州龙湖基业房地产有限公司,苏州215000【正文语种】中文【中图分类】P315-390 引言地震灾害是目前人类所面临的最严峻的自然灾害之一，其具有突发性和毁灭性，一次破坏性地震可能造成大量的建筑物倒塌及各种次生灾害，引发人员伤亡、财产损失、生产停顿、城市机能瘫痪等一系列问题 (王飞，蒋建群，2005)。
地理信息系统 (Geographic Information System)是一种具有集中、存储、分析和显示地理参考信息功能的计算机系统。
它引入了空间概念，能以直观交互的方式分析和存储建筑物震害预测数据。
城市建筑物具有类型多样、功能各异、基数庞大等地理空间特点，因此，应用GIS技术对城市建筑物的抗震信息实施空间、动态分析，具有显著的效率优势，同时裨益于抗震防灾规划和震后应急救灾、损失快速评估等相关工作 (钟德理，2004)。
我国抗震防灾中GIS技术应用较晚，中国地震局工程力学研究所在1995年利用GIS构建了中国华北部分地区的地震信息系统，并在此基础上编制了基于GIS的太原—临汾地震区划，利用GIS识别潜在震源区 (汤爱平等，1999)。
