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Study of the correlations between main shocks and aftershocks and aftershock synthesis method

Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2019年第4期18卷 759-775页

作者： Zhang Yingnan zhi xudong Fan Feng Key Laboratory of Structural Engineering Disaster Control of Education Ministry (Harbin Institute of Technology) Harbin 150090 China Key Laboratory of Civil Engineering Intelligent Disaster Prevention and Mitigation Control of Ministry of Industry and Information (Harbin Institute of Technology) Harbin 150090 China School of Civil Engineering Harbin Institute of Technology Harbin 150090 China

To consider the infl uence of aftershocks in engineering design, the correlations between main shocks and aftershocks should be examined, and an aftershock simulation method with main shock ground motions needs to be developed. In this study, the data on the sequences of main shock–aftershock ground motions and other related parameters were collected. Using these data, correlations between the magnitude, frequency, duration and energy of the main shock–aftershock ground motions were investigated. The results showed that the magnitude of the aftershock can be larger than that of the main shock. The shapes of the Fourier amplitude spectra of main shocks and aftershocks were similar;however, the predominant frequency and high-frequency components of the aftershock tended to be larger. Considering the magnitude diff erence between the main shock and the aftershock, the correlation of durations was explored. Additionally, a new concept, the duration ratio, was defi ned to describe the concentration of seismic energy release, and main shock energy was strongly positively correlated with the energy attenuated during the main shock–aftershock sequence. Finally, based on these results regarding correlation, an aftershock synthesis using recorded main shock ground motions was constructed with the trigonometric series method for seismic design, and some examples are given to analyze the rationality of this synthetic method.

关键词： main shock-aftershock sequence correlation aftershock synthesis seismic design

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Simplified design method and seismic performance of space trusses with consideration of the influence of the stiffness of their lower supporting columns

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2016年第2期15卷 401-409页

作者： Fan Feng Sun Menghan zhi xudong Key Lab of Structures Dynamic Behavior and Control of the Ministry of Education Harbin Institute of Technology School of Civil Engineering Harbin Institute of Technology

Static and dynamic force performance of two types of space truss structures i.e. square pyramid space truss（SPST） and diagonal on square pyramid space truss（DSPST）, are studied to determine the effect of stiffness of their lower supporting members. A simplified model for the supporting columns and the equivalent spring mass system are presented. Furthermore, the feasibility of the simplified model is demonstrated through theoretical analysis and examples of comparative analysis of the simplified model with the entire model. Meanwhile, from the elastic analysis under frequently occurring earthquakes and elasto-plastic analysis under seldom occurring earthquakes subjected to TAFT and EL-Centro seismic oscillation it is shown that the simplified method can be encompassed in the results from the normal model. It also showed good agreement between the two methods, as well as greatly improved the computational efficiency. This study verified that the dynamic effect of the supporting structures was under considered in space truss design in the past. The method proposed in the paper has important significance for other space truss structures.

关键词： simplified supporting pyramid stiffness truss verified diagonal elasto columns seldom

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Study on the effect of ground motion direction on the response of engineering structure

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2016年第4期15卷 649-656页

作者： Sun Menghan Fan Feng Sun Baitao zhi xudong Key Lab of Structures Dynamic Behavior and Control of the Ministry of Education Harbin Institute of Technology School of Civil Engineering Harbin Institute of Technology Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration Institute of Engineering Mechanics China Earthquake Administration

Due to the randomness of earthquake wave magnitude and direction, and the uncertain direction of strong axis and weak axis in the construction of engineering structures, the effect of the direction of ground motion on a structure are studied herein. Ground motion records usually contain three vertical ground motion data, which are obtained by sensors arranged in accordance with the EW （East -West） direction, NS （South- North） direction and perpendicular to the surface （z） direction, referring to the construction standard of seismic stations. The seismic records in the EW and NS directions are converted to Cartesian coordinates in accordance with the rotation of θ = 0°-180°, and consequently, a countless group of new ground motion time histories are obtained. Then, the characteristics of the ground motion time history and response spectrum of each group were studied, resulting in the following observations：（1） the peak and phase of ground motion are changed with the rotation of direction θ, so that the direction θ of the maximum peak ground motion can be determined; （2） response spectrum values of each group of ground motions change along with the direction θ, and their peak, predominant period and declining curve are also different as the changes occur; then, the angle θ in the direction of the maximum peak value or the widest predominant period can be determined; and （3） the seismic response of structures with different directions of ground motion inputs has been analyzed under the same earthquake record, and the results show the difference. For some ground motion records, such as the Taft seismic wave, these differences are significant. Next, the Lushan middle school gymnasium structure was analyzed and the calculation was checked using the proposed method, where the internal force of the upper space truss varied from 25% to 28%. The research results presented herein can be used for reference in choosing the ground motion when checking the actual damage to struct

关键词： direction of grotmd motion structure effect coordinate transformation response spectrum

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大跨度网壳结构强震失效机理研究

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建筑结构学报 2010年第6期31卷 153-159页

作者：范峰支旭东沈世钊哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

随着大跨度网壳结构近些年在重大工程中的大量应用,该结构在强震作用下的失效机理问题也逐渐突出,为空间结构学者所关注。在总结了近些年大跨度网壳结构强震失效机理领域的研究进展基础之上,介绍了适用于网壳结构强震失效机理分析的基... 详细信息

随着大跨度网壳结构近些年在重大工程中的大量应用,该结构在强震作用下的失效机理问题也逐渐突出,为空间结构学者所关注。在总结了近些年大跨度网壳结构强震失效机理领域的研究进展基础之上,介绍了适用于网壳结构强震失效机理分析的基于荷载域全程响应的分析方法,以及在该方法中引入材料损伤累积的研究过程;定义了网壳结构在强震作用下的两类失效模式,即由几何非线性引起的动力失稳和由过度塑性损伤导致的动力强度破坏;论述了基于模糊数学中模糊综合判断理论的判别网壳结构强震失效模式的方法;在此基础上,对网壳结构动力损伤模型的建立也进行了阐述,并对网壳结构在强震下失效极限的确定方法进行了总结。

关键词：网壳结构强震作用失效机理动力强度破坏动力失稳损伤累积

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悬挂系统的动力耦合作用对1000kV出线构架地震响应和极限承载力的影响研究

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土木工程学报 2022年第1期55卷 53-63页

作者：龚俊支旭东范峰哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

1000kV出线构架是特高压变电站内重要的下部支承结构,为了研究悬挂系统的动力耦合作用对其地震响应和极限承载力的影响,选取输电导线的6种垂跨比和5种档距作为分析工况,采用7组真实远场记录作为地震激励。首先比较各工况在多遇、设防、... 详细信息

1000kV出线构架是特高压变电站内重要的下部支承结构,为了研究悬挂系统的动力耦合作用对其地震响应和极限承载力的影响,选取输电导线的6种垂跨比和5种档距作为分析工况,采用7组真实远场记录作为地震激励。首先比较各工况在多遇、设防、罕遇和极罕遇地震下的构架地震响应,然后讨论构架的全过程曲线、强震失效模式和极限承载力,最后提出考虑悬挂系统动力耦合作用的构架结构响应和极限承载力的预测模型。研究表明:悬挂系统的动力耦合作用是输电导线的初始水平张力作用、地震激励下的弹性约束作用和耗能减震作用的三者叠加;构架的变形路径、塑性发展规律、失效模式和极限承载力对垂跨比和档距都非常敏感;输电导线初始水平张力影响构架在强震作用下的破坏属性;构架结构响应和极限承载力的预测模型可为其抗震设计提供理论支持。

关键词：悬挂系统 1000kV出线构架动力耦合作用地震响应极限承载力

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适用于单层球面网壳的改进地震动强度参数

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建筑结构学报 2016年第S1期37卷 127-133页

作者：钟杰支旭东范峰哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

以平均模态应变能系数作为振型衡量指标,对网壳结构地震响应的主导振型进行识别;在此基础上,提出了考虑更多结构自振特性和地震动频谱成分的加速度反应谱S*_a作为地震动强度参数;以20条一维水平地震动作为输入,对Kiewitt-8型单层球面网... 详细信息

以平均模态应变能系数作为振型衡量指标,对网壳结构地震响应的主导振型进行识别;在此基础上,提出了考虑更多结构自振特性和地震动频谱成分的加速度反应谱S*_a作为地震动强度参数;以20条一维水平地震动作为输入,对Kiewitt-8型单层球面网壳结构进行增量动力分析;对增量动力分析的结果进行对数线性回归,并从相关性、有效性及充分性三方面对S*_a进行评估。结果表明:与其他11个常用的地震动强度参数相比,S*_a与网壳结构的地震响应具有更强的相关性,同时具有较好的有效性和充分性,可作为网壳结构地震性能评估的地震动强度参数。

关键词：单层球面网壳地震动强度参数非线性地震响应增量动力分析模态应变能

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强震下单层柱面网壳损伤及失效机理研究

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土木工程学报 2007年第8期40卷 29-34页

作者：支旭东范峰沈世钊哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

基于结构损伤理论,对单层柱面网壳在强震下的失效机理进行研究。单层柱面网壳在强震下不仅会发生动力失稳,也可能由于过度塑性发展导致动力强度破坏的模式。对于动力强度失效的研究,应当在分析中考虑材料损伤累积以及断裂效应的影响。... 详细信息

基于结构损伤理论,对单层柱面网壳在强震下的失效机理进行研究。单层柱面网壳在强震下不仅会发生动力失稳,也可能由于过度塑性发展导致动力强度破坏的模式。对于动力强度失效的研究,应当在分析中考虑材料损伤累积以及断裂效应的影响。为在有限元分析中包含这一影响因素,编制了基于通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性。应用其对单层柱面网壳在强震下的响应进行参数研究,并与基于理想弹塑性材料时的响应对比,讨论考虑材料损伤对网壳失效特征的影响。将单层柱面网壳在强震下失效时刻的多项特征响应进行统计分析,拟合了能够表征网壳损伤程度的损伤模型,建立单层柱面网壳在强震下的失效判别准则。针对实际工程抗震设计中采用损伤累积本构模型计算的困难,提出网壳结构失效极限的简化判别方法。

关键词：单层柱面网壳地震作用动力强度破坏损伤累积

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超大跨网壳结构在强震作用下的复杂效应影响研究

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建筑结构学报 2016年第9期37卷 91-98页

作者：支旭东范峰乔达哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为准确分析超大跨网壳结构的地震响应,评估结构的抗震性能,采用时程分析法,分析了地震动空间相干性和行波效应、土-结构相互作用以及材料损伤累积效应等多因素对跨度800 m超大跨网壳结构的影响。结果表明:各因素对超大跨网壳结构的抗震... 详细信息

为准确分析超大跨网壳结构的地震响应,评估结构的抗震性能,采用时程分析法,分析了地震动空间相干性和行波效应、土-结构相互作用以及材料损伤累积效应等多因素对跨度800 m超大跨网壳结构的影响。结果表明:各因素对超大跨网壳结构的抗震性能均有影响;通过对比多点输入和一致输入下结构的地震响应,发现多点输入增大了结构周边杆件的内力,结构中心位置的杆件内力有减小的趋势,这也使结构的失效从其周边位置提前开展,改变了结构的破坏模式,严重削弱了结构的抗震能力;土-结构相互作用和材料损伤累积均会不同程度地增大结构的地震响应,其中土-结构相互作用放大了结构的地震动响应,而材料损伤累积效应在地震动强度较高时结构的地震动响应显著增大。

关键词：超大跨网壳结构空间相干性行波效应土-结构相互作用材料损伤累积效应

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GFRP增强圆钢管在低速冲击荷载作用下的应变率效应

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高压物理学报 2019年第4期33卷 112-121页

作者：武启剑支旭东哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程防灾减灾工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

讨论了玻璃纤维/环氧树脂复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)增强 Q235圆钢管在低速冲击荷载作用下的应变率效应。通过轴压试验和轴向低速冲击试验获得了试件在准静态和低速冲击状态下的力学响应(轴向荷载及轴向位移),为后... 详细信息

讨论了玻璃纤维/环氧树脂复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)增强 Q235圆钢管在低速冲击荷载作用下的应变率效应。通过轴压试验和轴向低速冲击试验获得了试件在准静态和低速冲击状态下的力学响应(轴向荷载及轴向位移),为后续仿真工作提供了依据。编写了可以考虑初始失效、损伤演化及应变率效应的 GFRP材料子程序(VUMAT),并基于ABAQUS 对构件的轴压及轴向冲击过程进行了仿真再现。通过仿真将不考虑应变率效应、只考虑钢管应变率效应、只考虑 GFRP 应变率效应、考虑钢管及 GFRP 应变率效应 4 种情况下的结果进行了对比分析。

关键词：应变率效应钢管玻璃纤维/环氧树脂复合材料低速冲击试验有限元模拟

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球面网壳结构在强震下的失效机理

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土木工程学报 2005年第1期38卷 11-20页

作者：沈世钊支旭东哈尔滨工业大学土木工程学院

研究了球面网壳结构在地震等动力荷载作用下两种可能的失效机理 :由于几何非线性起主要作用导致的动力失稳和由于塑性变形过度发展导致的强度破坏。提出了统一的基于响应分析的关于网壳结构失效机理的理论框架。对单层球面网壳在简谐荷... 详细信息

研究了球面网壳结构在地震等动力荷载作用下两种可能的失效机理 :由于几何非线性起主要作用导致的动力失稳和由于塑性变形过度发展导致的强度破坏。提出了统一的基于响应分析的关于网壳结构失效机理的理论框架。对单层球面网壳在简谐荷载和地震荷载作用下的失效机理进行了较系统的分析 ,提出了具体的动力失稳和强度破坏判别准则 ,求得了相应的极限荷载。取得的结果具有良好的规律性。

关键词：网壳结构简谐荷载地震作用失效机理动力稳定强度破坏

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