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Performance-based global reliability assessment of a high-rise frame-core tube structure subjected to multi-dimensional stochastic earthquakes

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2022年第2期21卷 395-415页

作者： Liu Zhangjun ruan xinxin Liu Zixin School of Civil Engineering and Architecture Wuhan Institute of TechnologyWuhan 430074China Key Laboratory of Building Collapse Mechanism and Disaster Prevention Institute of Disaster PreventionChina Earthquake AdministrationSanhe 065201China

When evaluating the seismic safety and reliability of complex engineering structures,it is a critical problem to reasonably consider the randomness and multi-dimensional nature of ground *** this end,a proposed modeling strategy of multi-dimensional stochastic earthquakes is addressed in this *** improved seismic model has several merits that enable it to better provide seismic analyses of ***,at first,the ground motion model is compatible with the design response ***,the evolutionary power spectrum involved in the model and the design response spectrum are constructed accordingly with sufficient consideration of the correlation between different seismic ***,the random function-based dimension-reduction representation is applied,by which seismic modeling is established,with three elementary random *** simulations of multi-dimensional stochastic ground motions in a specific design scenario indicate the effectiveness of the proposed modeling ***,the multi-dimensional seismic response and the global reliability of a high-rise frame-core tube structure is discussed in detail to further illustrate the engineering applicability of the proposed *** analytical investigations demonstrate that the suggested stochastic model of multi-dimensional ground motion is available for accurate seismic response analysis and dynamic reliability assessment of complex engineering structures for performance-based seismic resistance design.

关键词： multi-dimensional stochastic ground motion dimension-reduction representation frame-core tube structure global dynamic reliability performance-based seismic design

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考虑场地土参数随机性和相关性的地震动降维模拟

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振动与冲击 2021年第1期40卷 165-172页

作者：刘章军郑丽慧阮鑫鑫三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074

为了考虑场地条件对地震动特性的影响,在非平稳地震动过程的演变功率谱模型中,选择场地土参数作为随机变量,并构造了相应的随机函数形式。建议的随机函数表达不仅能够反映场地土参数的随机性及参数之间的相关性,而且能够直接利用场地土... 详细信息

为了考虑场地条件对地震动特性的影响,在非平稳地震动过程的演变功率谱模型中,选择场地土参数作为随机变量,并构造了相应的随机函数形式。建议的随机函数表达不仅能够反映场地土参数的随机性及参数之间的相关性,而且能够直接利用场地土参数的均值、变异系数和相关系数等数字特征来获得其概率分布。同时,利用随机函数的降维思想,建议了基于非确定性谱幅值(NSA)的降维模拟方法,该方法能够同时考虑地震动幅值和相位的随机性,并结合数论方法生成不同场地类别的地震动加速度代表性时程集合。算例表明:场地土参数的随机性和相关性对地震动加速度时程的强度、频率非平稳特性以及频率成分等方面有较大影响。最后,与实测强震动的加速度反应谱以及Fourier幅值谱的比较,进一步验证了模拟方法的工程适用性。

关键词：非平稳地震动场地条件随机参数降维模拟非确定性谱幅值

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地震动过程的时域降维建模

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振动与冲击 2024年第6期43卷 311-319页

作者：阮鑫鑫刘章军姜云木信阳师范大学建筑与土木工程学院河南信阳464000 武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过... 详细信息

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过程的时域表达形式,通过引入随机函数的降维思想,实现了地震动过程的时域降维表达。同时,基于实测强震记录,给出了地震动时域降维模型的参数识别方法,进而获得模型中基本参数的确定性取值或概率分布。最后,通过地震动过程的降维模拟分析,并与实测强震记录的反应谱和傅里叶幅值谱对比分析。结果表明,地震动过程的时域降维模型具有良好的精度、收敛性和工程适用性,生成的代表性地震动时程能够反映地震动的自然变异性。

关键词：非平稳地震动时域表达降维建模参数识别自然变异性

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地震动随机场的POD降维表达

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中国科学：技术科学 2019年第5期49卷 589-601页

作者：刘章军刘子心阮鑫鑫张齐武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074 三峡大学土木与建筑学院宜昌443002

本文从本征正交分解(POD)的基本理论出发,推导了非平稳随机向量过程的两类POD表达,即基于正交随机变量的POD表达和基于随机相位角的POD表达.澄清了基于随机相位角的POD表达是基于正交随机变量的POD表达的一个特例,并从基本随机变量的数... 详细信息

本文从本征正交分解(POD)的基本理论出发,推导了非平稳随机向量过程的两类POD表达,即基于正交随机变量的POD表达和基于随机相位角的POD表达.澄清了基于随机相位角的POD表达是基于正交随机变量的POD表达的一个特例,并从基本随机变量的数量和约束条件两个方面剖析了它们之间的差异,发现通过施加约束条件可以有效地降低随机向量过程模拟的随机度(基本随机变量的数量).为此,通过对基于正交随机变量的POD表达施加更强的约束条件,实现了仅用2个基本随机变量即可对非平稳随机向量过程进行高效降维模拟,进而可在全概率信息上精细地表达非平稳随机向量过程.通过对地震动随机场模拟的数值分析,得到了非平稳地震动加速度向量过程的均值、标准差、演变功率谱及相关函数等均与目标值拟合一致的良好结果,说明了本文方法的有效性.同时,为了进一步从地震动的工程特性方面验证本文方法的适用性,根据《中国地震动参数区划图》中划分的5种场地类别,选取920条实测强震动记录,从地震动加速度的反应谱和傅里叶幅值谱两个方面进行了对比分析.研究表明,本文方法模拟结果与实测强震动记录具有很好的一致性,这为本文方法的工程应用奠定了坚实基础.

关键词：地震动随机场非平稳向量过程本征正交分解降维模拟

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主余震型地震动过程的降维模拟

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振动与冲击 2021年第24期40卷 282-292页

作者：姜云木阮鑫鑫刘章军武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074

该研究建议了主余震型地震动过程的降维模拟方法。首先,在非平稳地震动的演变功率谱密度(evolutionary power spectrum density,EPSD)模型的基础上,提出了演变功率谱密度模型参数的识别方法,并针对实测主余震地震动记录对峰值加速度、... 详细信息

该研究建议了主余震型地震动过程的降维模拟方法。首先,在非平稳地震动的演变功率谱密度(evolutionary power spectrum density,EPSD)模型的基础上,提出了演变功率谱密度模型参数的识别方法,并针对实测主余震地震动记录对峰值加速度、场地土的卓越圆频率和阻尼比以及调制函数参数等模型参数进行了识别;其次,通过拟合优度检验,得到了这些参数的最优边缘分布。然后,利用Copula理论对主余震参数之间的相关结构进行分析,得到了主震参数条件下对应余震参数的条件均值,并通过多项式拟合建立了主余震参数之间的实用计算公式。最后,结合谱表示-随机函数方法,建立了主余震型地震动的降维模型,生成了主余震型地震动的代表性时程。此外,通过与实测主余震记录的反应谱和傅里叶幅值谱的对比分析,验证了该模型的工程适用性。该研究工作以期为主余震型地震动作用下工程结构的随机动力反应分析与可靠度评估提供合理基础。

关键词：主余震型地震动参数识别 Copula函数随机过程降维模拟

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程序静态结构的分析及其应用

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武汉理工大学学报（信息与管理工程版） 2006年第4期28卷 9-12页

作者：阮新新中南财经政法大学信息学院湖北武汉430060

程序理解是软件维护、遗留系统的现代化改造以及软件的再工程等领域的重要技术。在软件可重用性和转换通用性的基础上,首先探讨了适于多种程序范型理解的转换系统架构,然后就有关应用问题和转换方法做了实例研究。

关键词：逆向工程程序理解软件维护转换系统

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随机地震作用下BRB加固既有结构的可靠度分析

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防灾减灾工程学报 2023年第3期43卷 444-452页

作者：闫龙阮鑫鑫刘章军武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074

随着服役年限的增加,既有结构会出现材料力学性能经时退化。为精细化分析随机地震作用下既有结构及其加固后的安全性,利用非平稳地震动过程的降维模拟,并结合基于概率密度演化理论和等价极值分布的首次超越破坏可靠度分析方法,以层间位... 详细信息

随着服役年限的增加,既有结构会出现材料力学性能经时退化。为精细化分析随机地震作用下既有结构及其加固后的安全性,利用非平稳地震动过程的降维模拟,并结合基于概率密度演化理论和等价极值分布的首次超越破坏可靠度分析方法,以层间位移角为评价指标,制定了3种在不同位置布设人字形BRB的加固方案。根据随机地震作用下BRB加固既有结构的动力可靠度来确定3种方案中的较优者。同时,依次用V字形和斜支撑替换较优方案中的人字形支撑,并对比分析它们的动力可靠度,以寻找最优随机非线性振动控制的BRB布设位置和支撑形式,为维修加固及抗震设计提供更为合理的途径。结果表明:本文方法为既有结构及其加固结构的抗震可靠度精细化计算提供了新途径,BRB的不同布设位置及支撑形式能在一定程度上提高既有结构的动力可靠性。

关键词：既有结构 BRB加固材料性能经时退化随机地震作用概率密度演化动力可靠度

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近断层脉冲型地震动的降维模拟

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地震研究 2019年第4期42卷 516-522,I0002页

作者：贾路阮鑫鑫刘章军三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074

提出一种近断层脉冲型地震动模拟的降维方法,将近断层脉冲型地震动分解为高频和低频2个部分:采用谱表示与随机函数方法生成高频加速度时程,并转化为相应的速度时程;采用Gabor小波模拟低频速度脉冲时程,将高低频的速度时程叠加得到合成... 详细信息

提出一种近断层脉冲型地震动模拟的降维方法,将近断层脉冲型地震动分解为高频和低频2个部分:采用谱表示与随机函数方法生成高频加速度时程,并转化为相应的速度时程;采用Gabor小波模拟低频速度脉冲时程,将高低频的速度时程叠加得到合成的地震动速度时程,并转化得近断层脉冲型地震动的加速度和位移时程。结果表明:用3个基本随机变量模拟的近断层脉冲型地震动时程,可以反映近断层脉冲型地震动的方向性效应、速度大脉冲等特征,进而可为近断层区域工程结构的随机地震反应和抗震可靠度分析提供合理的输入。

关键词：脉冲型地震动速度脉冲高频加速度随机过程降维模拟

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基于实测强震记录的主余震向量过程降维模拟

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地震工程与工程振动 2022年第4期42卷 179-190页

作者：刘子心姜云木刘章军阮鑫鑫防灾科技学院中国地震局建筑物破坏机理与防御重点实验室河北三河065201 武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074

将主余震型地震动视作一个随机向量过程,基于实测强震记录进行建模,实现了主余震向量过程的降维模拟。首先,根据条件筛选了488组主余震型实测强震记录,并计算每组主震与余震的相干性,据此建议了一种主余震相干函数模型;其次,应用最佳平... 详细信息

将主余震型地震动视作一个随机向量过程,基于实测强震记录进行建模,实现了主余震向量过程的降维模拟。首先,根据条件筛选了488组主余震型实测强震记录,并计算每组主震与余震的相干性,据此建议了一种主余震相干函数模型;其次,应用最佳平方逼近对主余震向量过程的演变功率谱模型进行参数识别,并求得了每个参数的均值;最后,基于本征正交分解(POD)方法,通过引入随机函数的降维思想,实现了主余震向量过程的降维模拟。算例表明,生成的主余震代表性时程具有良好的相干性,且与实测记录拟合一致,验证了主余震相干函数模型的正确性。同时,生成的主余震代表性时程集合的精度较高,且频谱信息与实测记录拟合较好,验证了降维模拟方法的有效性。

关键词：主余震向量过程实测强震记录相干函数参数识别降维模拟

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非平稳地震动场的随机函数模拟

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三峡大学学报（自然科学版） 2018年第6期40卷 48-52页

作者：阮鑫鑫刘子心刘章军三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002

为了精细化模拟随机地震动场,建议了一类2D-1V随机地震动场模拟的随机函数方法.该方法在2D-1V时空随机场的原始谱表示基础上,通过将原始谱表示中的正交随机变量均定义为基本随机变量的正交函数形式,实现了仅用两个基本随机变量即可精细... 详细信息

为了精细化模拟随机地震动场,建议了一类2D-1V随机地震动场模拟的随机函数方法.该方法在2D-1V时空随机场的原始谱表示基础上,通过将原始谱表示中的正交随机变量均定义为基本随机变量的正交函数形式,实现了仅用两个基本随机变量即可精细地模拟随机地震动场的目的.同时,通过引入快速傅里叶变换技术,极大地提高了本文方法的模拟效率.通过一个时频非平稳随机地震动场的算例分析,表明了本文方法在模拟效率上与传统谱表示方法大致相当,但本文方法的模拟精度更高.此外,由于本文方法仅需2个基本随机变量来表达随机地震动场,从而可利用数论方法生成具有完备概率的代表性样本集,这将为应用概率密度演化理论进行复杂结构的随机地震反应和抗震可靠度分析奠定坚实的基础.

关键词：非平稳地震动随机场快速傅里叶变换随机函数

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