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速度脉冲型地震动瞬时输入能特性研究

速度脉冲型地震动瞬时输入能特性研究

第四届全国防震减灾工程学术研讨会

作者：左琼吴强陈少林南京航空航天大学土木工程系

近断层地震动最显著的特点是由方向性效应和滑冲效应引起的脉冲型地面运动。文中通过建立单自由度体系瞬时输入能计算模型,输入速度脉冲地震记录进行了弹塑性时程分析,计算出地震动对结构的瞬时输入能量,研究了具有速度脉冲型地震动这... 详细信息

近断层地震动最显著的特点是由方向性效应和滑冲效应引起的脉冲型地面运动。文中通过建立单自由度体系瞬时输入能计算模型,输入速度脉冲地震记录进行了弹塑性时程分析,计算出地震动对结构的瞬时输入能量,研究了具有速度脉冲型地震动这种荷载形式的瞬时输入能特性及与结构最大位移反应的关系。研究结果表明,对于12次强地震动中109条具有速度脉冲的地震记录,输入结构的最大瞬时输入能总处于速度脉冲发生位置,说明速度脉冲波形对地震动最大瞬时输入能具有决定作用,并由最大瞬时输入能量与结构最大位移反应的对应关系,验证了近断层地震动对结构的破坏作用与速度脉冲有关。此外,与无速度脉冲地震动相比,具有速度脉冲会增大长周期结构的瞬时输入能,并且输入结构的最大瞬时输入能随地面峰值速度（PGV）和峰值加速度（PGA）的比值增大而增大。

关键词：近断层速度脉冲瞬时输入能

来源： cnki会议评论

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结构瞬时输入能量反应持时谱的研究

工程力学 2011年第1期28卷 19-25页

作者：陈逵刘哲锋沈蒲生湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410076

现有抗震设计理论大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论的最大缺陷是无法反映地震持时的影响,以地震能量作为设计参数的抗震设计理论则有望弥补这一不足。该文在地震瞬时输入能量概念的基础上,利用统计学原理对结构... 详细信息

现有抗震设计理论大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论的最大缺陷是无法反映地震持时的影响,以地震能量作为设计参数的抗震设计理论则有望弥补这一不足。该文在地震瞬时输入能量概念的基础上,利用统计学原理对结构的反应持时提出一种新的定义,用以描述地震波对结构的持时效应,并通过建立相应的持时谱来研究结构动力参数以及地震波特征参数的变化对该持时效应的影响。研究表明:结构阻尼比的增大将使瞬时输入能持时谱的曲线更加平滑,地震波加速度幅值的变化对谱值没有影响,而随着地震波峰值速度与峰值加速度比值的增加,谱值趋于增加。通过总结100条地震波瞬时输入能持时谱曲线的变化规律,提出了阻尼比为5%时的线性单自由度体系瞬时输入能持时谱的简化计算模型,该模型的获得将为结构能量输入历程的预估以及以其为基础的结构损伤历程研究提供必要的基础。

关键词：总输入能瞬时输入能地震持时线性单自由度体系反应谱

基于瞬时输入能量时变特征的SDOF体系位移历程模拟

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工程力学 2011年第9期28卷 66-71,83页

作者：陈逵刘哲锋沈蒲生湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410076

目前地震能量分析方法的研究多集中于对结构总输入能与总滞回耗能的简化估计,忽略了能量沿时间轴输入历程的不同所导致的结构反应的差别。该文以瞬时输入能量在时间轴上的分布特征(瞬时输入能量时变特征)来描述地震能量输入历程的特点,... 详细信息

目前地震能量分析方法的研究多集中于对结构总输入能与总滞回耗能的简化估计,忽略了能量沿时间轴输入历程的不同所导致的结构反应的差别。该文以瞬时输入能量在时间轴上的分布特征(瞬时输入能量时变特征)来描述地震能量输入历程的特点,并通过建立瞬时输入能量时变特征与结构位移历程之间的联系,获得了基于能量参数的结构位移历程求解方法。为验证该方法的准确性,采用最大位移值和等效循环次数两个指标分别进行比较,分析表明,该方法在模拟弹性结构的幅值反应和持时反应上具有较好的准确性。该模型的获得将为基于能量概念的弹塑性结构损伤历程研究提供必要的基础。

关键词：总输入能瞬时输入能地震持时线弹性体系位移时程

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地震总输入能量与瞬时输入能量谱的研究

地震工程与工程振动 2006年第6期26卷 31-36页

作者：刘哲锋沈蒲生胡习兵湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

现有的抗震设计理论大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论最大的缺陷是无法反映地震动持时的影响,而以地震动能量作为设计参数时就能弥补现有抗震理论的不足。本文按照反应谱理论的思路建立了线性单自由度体系的地震... 详细信息

现有的抗震设计理论大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论最大的缺陷是无法反映地震动持时的影响,而以地震动能量作为设计参数时就能弥补现有抗震理论的不足。本文按照反应谱理论的思路建立了线性单自由度体系的地震动总输入能量谱和瞬时输入能量谱。研究发现,阻尼比为5%时的地震动总输入能量谱和最大瞬时输入能量谱的等价速度谱可以分别用阻尼比为0.5%和10%下的拟速度谱来近似获得;地震波的V/A值大于0.15时,总输入能量谱的Δt谱峰值与地震波的强震持时呈线性增长关系,V/A值小于0.15时,两者间的关系无规律性。最大瞬时输入能量谱的Δt谱峰值基本不受地震波的V/A值与强震持时的影响;输入能量谱(总输入能量谱与最大瞬时输入能量谱)的特征周期随地震波V/A值的增大而增大,根据分析结果本文提出了线性单自由度体系输入能量谱的简化计算方法,方法简便,计算结果偏安全。

关键词：强震持时总输入能瞬时输入能线性单自由度体系反应谱

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基于能量耗储能力的结构地震损伤量化研究

工程力学 2013年第2期30卷 169-173,189页

作者：刘哲锋周琼陈逵长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410004 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

结构震害可分为位移首超破坏与累积损伤破坏两种模式,其根源均是某一瞬时段内结构能量耗储能力与地震耗储需求不匹配所造成的。基于对结构震害的这一认识,将结构地震损伤定义为结构在单向水平荷载作用下耗散塑性应变能与存储弹性应变能... 详细信息

结构震害可分为位移首超破坏与累积损伤破坏两种模式,其根源均是某一瞬时段内结构能量耗储能力与地震耗储需求不匹配所造成的。基于对结构震害的这一认识,将结构地震损伤定义为结构在单向水平荷载作用下耗散塑性应变能与存储弹性应变能能力的损失,并构建结构地震损伤量化模型。该模型能清晰描述结构的两种破坏模式,并对"位移损伤"与"退化损伤"进行分离,物理意义明确,应用相对简单。采用56条地震波对3种周期的SDOF结构进行损伤分析,发现控制结构在地震作用下的峰值位移能够控制结构的总损伤,这当中既包括控制结构的"位移损伤",也包括控制结构的"退化损伤";而减小结构由于振动平衡位置偏离而产生的不可恢复位移与降低结构的强度衰减是控制结构损伤最为有效的2个途径。

关键词：地震能量损伤模型塑性应变能瞬时输入能抗震性能

近断层速度脉冲型地震动结构输入能与反应谱特性研究

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近断层速度脉冲型地震动结构输入能与反应谱特性研究

作者：左琼南京航空航天大学

学位级别：硕士

近断层地震动受到震级、断层距、震源机制和场地条件等因素的影响,表现出与一般的从远场地获得的地震动明显不同的性质,其中最显著的特点是由方向性效应和滑冲效应引起的速度脉冲型地面运动。本文对近断层地震动作用下SDOF结构的弹性反... 详细信息

近断层地震动受到震级、断层距、震源机制和场地条件等因素的影响,表现出与一般的从远场地获得的地震动明显不同的性质,其中最显著的特点是由方向性效应和滑冲效应引起的速度脉冲型地面运动。本文对近断层地震动作用下SDOF结构的弹性反应谱、延性谱和近断层地震动输入能量特性进行了研究。文中介绍了中、日、美三国抗震规范分别对近断层问题的考虑。通过搜集具有速度脉冲波形近断层记录109条,按照我国规范中场地和地震分组类别进行分类,计算各分组的平均弹性反应谱。与规范设计反应谱的比较表明,近断层平均反应谱峰值大于规范给定的水平地震影响系数最大值;近断层各类场地的第三地震分组在中、长周期段反应谱也超出规范设计反应谱范围。为进一步研究近断层地区结构在塑性阶段的响应需求,文中建立SDOF结构弹塑性时程分析模型,代入109条具有速度脉冲的近断层地震动,考虑场地和地震分组因素的影响,计算了场地分组的平均延性需求谱,与吕西林、Wei-Jian Yi等提出的一般地震动等强度延性需求谱作对比,可以看出,近断层地震动显然具有更大的延性需求。通过构建瞬时输入能模型,分别计算SDOF结构在近断层地震动作用下保持弹性或进入塑性状态时的最大瞬时输入能,研究近断层速度脉冲型地震动的瞬时输入能特性和影响因素,试图从能量的角度解释速度脉冲与结构破坏的关系。结果表明,速度脉冲包含地震动的最大瞬时输入能,其值大小于与PGV/PGA比值成正比。

关键词：近断层速度脉冲反应谱弹塑性延性谱瞬时输入能

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单自由度结构中基于性能抗震设计的能量方法

单自由度结构中基于性能抗震设计的能量方法

作者：丁玉春北京交通大学

学位级别：硕士

能量法概念明确,能够较好的反映地震动强度、频谱特性,特别是持时对结构破坏的综合影响,从输入能量和耗散能量的角度捕捉到结构在强烈地震作用下的非弹性变形历程,因此,对能量法的研究成为改进传统抗震设计方法的重要发展方向。本文从... 详细信息

能量法概念明确,能够较好的反映地震动强度、频谱特性,特别是持时对结构破坏的综合影响,从输入能量和耗散能量的角度捕捉到结构在强烈地震作用下的非弹性变形历程,因此,对能量法的研究成为改进传统抗震设计方法的重要发展方向。本文从能量的角度考虑结构的抗震能力,对影响结构抗震性能的许多因素如地震动的持时、延性系数、力的折减因子等方面入手进行分析,求得单自由度结构的总输入能、瞬时输入能、滞回耗能等能量参数在上述影响因素作用下的规律。本文采用非线性时程的分析方法,利用计算机Fortran语言作为计算工具,并采用软件验证的方法,求出不同场地地震记录下结构的能量。从以下几方面展开自己的工作:一.研究能量时程,发现从等效速度的时程图形中可以清晰的看到地面脉冲运动的影响,直接了解到地震波的脉冲时间段,并可以了解到脉冲型地面运动结构达到最大输入能所需的响应时间。结构在承受脉冲型地面运动输入结构的能量,要比长持时地面运动所需的时间短,而结构耗散的能量要比长持时地面运动耗散的能量大得多,故结构的能量分析应从瞬时输入能以及累计耗能两个方面考虑结构的输入能,因此瞬时输入能是地震设计中不可忽视的。从总输入能量和瞬时输入能量两方面来研究地震动,可以更加全面的反映地震动对结构的破坏行为。二.通过时程分析,计算得出各种能量谱,如:输入能谱、滞回耗能谱以及输入能和最大位移之间关系的能量谱等,对已有的非弹性输入能谱可以用弹性输入能谱代替的结论进行了验证,并对场地条件对结构输入能的影响进行了分析比较;对现有的等能量和等位移准则成立的范围进行了讨论。三.分析了一些学者提出的能量简化公式,对现在有能量方法的研究的进展和现在的不足,提出了自己的设想和建议。

关键词：单自由度非线性时程能量持时延性瞬时输入能滞回耗能场地位移

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大震下智能隔震结构的能量响应分析

工程抗震与加固改造 2008年第1期30卷 14-18页

作者：杜永峰刘凯雁邵云飞兰州理工大学防震减灾研究所甘肃兰州730050

采用Bouc-Wen模型描述结构的非线性性质,建立了大震下智能隔震结构的绝对运动方程和瞬时能量方程。建立滞变结构状态空间表达式,以作者所在课题组的序列最优控制算法作为半主动智能隔震控制率,求解出结构的非线性地震响应。明确了瞬时... 详细信息

采用Bouc-Wen模型描述结构的非线性性质,建立了大震下智能隔震结构的绝对运动方程和瞬时能量方程。建立滞变结构状态空间表达式,以作者所在课题组的序列最优控制算法作为半主动智能隔震控制率,求解出结构的非线性地震响应。明确了瞬时输入能与结构位移响应最大值之间的对应关系,据此对智能隔震结构的减震性能作出评价。最后通过对具体算例的分析比较揭示了智能隔震结构在有效减小隔震层位移,控制上部结构响应方面的优越性。

关键词：智能隔震能量法 Bouc-Wen模型瞬时输入能