發(fā)布時間：2020-10-17 08:26

　　 隨著計算機性能的不斷提高,結構彈塑性建模技術的日益成熟,彈塑性時程分析的應用范圍越來越廣。如何合理選擇地震動輸入已成為目前結構彈塑性時程分析中迫切需要解決的問題。此外我國數(shù)字強震動觀測臺網(wǎng)自2008年全面運行以來,積累了一大批具有工程價值的強震記錄,為后續(xù)記錄選取研究提供了大量寶貴的觀測數(shù)據(jù)。在該契機下本文以我國不同層次抗震設防需求下的強震記錄選取工作作為研究對象,充分考慮現(xiàn)有國內(nèi)外記錄積累現(xiàn)狀和工程實踐應用,逐步深化,從面向一般建筑結構抗震設防需求過渡到服務重大建筑結構工程和新一代性態(tài)地震工程。研究內(nèi)容從面向抗震規(guī)范目標譜的記錄匹配,逐步過渡到考慮地震危險一致性和參數(shù)完備性的條件譜與廣義條件參數(shù)匹配上。最終構建了一套滿足我國多層次抗震設防需求的記錄選取體系。具體的研究內(nèi)容如下:(1)提出一整套系統(tǒng)的我國現(xiàn)行建筑抗震規(guī)范框架下的記錄選取流程,并給出了對應的國內(nèi)外強震記錄選取數(shù)據(jù)集供參考。結合國內(nèi)外強震數(shù)據(jù)分布討論了地震信息篩選,調幅區(qū)間范圍等問題,同時提出了利用全周期段匹配結果進行權重函數(shù)修改的記錄選取思路,有效優(yōu)化記錄選取結果,得到符合抗震規(guī)范選波相對誤差要求的匹配結果。并通過對12層和3層平面RC框架進行彈塑性時程分析,采用點估計思路驗證了本文記錄選取方案下的最大層間位移角響應與預測值具有較好一致性,離散性更小。且由于不依賴結構特性的事先確定,選波結果具有工程應用方便和適用性廣泛的優(yōu)點。(2)分析討論了現(xiàn)行抗震規(guī)范中不同記錄選取數(shù)量方案和記錄間離散性對最終結構響應估計值的影響�；诿商乜_模擬技術構造假想結構響應分布,然后對比選波數(shù)量和離散性的影響,表明選擇三條記錄中響應最大值的方案時,不僅響應期望要高于理論目標響應值,而且結果分布以及安全保證率受離散性影響較大。通過對某10層平面框架進行數(shù)值模擬驗證了上述結論。經(jīng)過對比后,建議基于七條及以上強震記錄下的響應均值,利用經(jīng)驗修正公式計算得到穩(wěn)定的0.84分位估計值,以得到滿足規(guī)范要求安全保證率的計算結果,對該經(jīng)驗修正公式的適用性做了數(shù)值模擬實例驗證。(3)面向我國開展地震安全性評價工作的建筑結構,給出了考慮場址地震危險性的條件均值譜/條件譜(CMS/CS)強震記錄選取流程。首先從我國地震安全性評價的中國概率危險性分析框架出發(fā),給出同時考慮震級,距離和地震動離散性的設定地震解耦結果,同時考慮了中國衰減關系長短軸的問題,引入了方向角參數(shù)θ作為解耦參數(shù)。以中國強震記錄數(shù)據(jù)庫為基礎統(tǒng)計了0.01 s-2.0 s之間加速度譜標準差相關系數(shù)矩陣?(?(T_1),?(T_2))。最后以我國兩個實際場址的地震安全性評價工程實例為基礎,構建了與目標地震危險性水平相符的條件均值譜和條件譜,給出了兼顧場址地震危險性特征與結構特性的強震記錄選取方案。(4)交叉計算多個條件周期點下記錄選取結果的超越概率曲線,并與地震概率危險性分析的結果進行對比。不同周期點下的計算結果彼此較為一致,驗證了選波結果具有較好的地震危險一致性。整個流程與我國的CPSHA思路和地震安全性評價產(chǎn)出可以很好銜接,且基于中國安全性評價實例開展,具有工程可操作性。(5)針對CMS/CS僅僅考慮了譜加速度指標的缺陷,從參數(shù)完備性角度出發(fā)提出了中國廣義條件參數(shù)分布(GCIM)構建思路,同時考慮幅值(PGA,PGV),頻譜(Sa),持時(D_s),以及譜強度相關參數(shù)(SI和ASI)共23個地震動強度IM指標。首先基于中國強震記錄數(shù)據(jù)庫逐一構建兩兩IM指標之間的相關系數(shù)矩陣,進而結合我國地震安評潛源和衰減關系的特點,充分考慮各個潛源的微元貢獻,提出了利用權重修正的中國簡化廣義條件目標分布計算方法,大大提高了計算效率。最后同樣以我國安全性評價實例為出發(fā)點,給出了同時考慮23個IM指標分布的GCIM構建流程與算例,得到的結果可以對與多IM指標存在相關性的結構響應分布進行估計。(6)基于上文考慮危險一致性與參數(shù)完備性的地震動選取方法,針對傳統(tǒng)概率地震需求分析方法存在的弊端,在新一代基于性能地震工程框架下,在現(xiàn)有條帶法的基礎上進行改進,設計了一套新的可以與中國地震危險性分析結果很好銜接的結構需求指標危險性曲線(EDHC)計算方法。不僅兼顧了地震危險一致性與參數(shù)完備性,同時避免了傳統(tǒng)云圖法理論假定帶來的誤差,同時大大減小傳統(tǒng)條帶法的計算成本。采用一個10層鋼筋混凝土平面框架作為算例,分別采用上文的CMS,CS以及GCIM的選波結果進行EDHC計算。彼此計算結果的一致性表明了計算結果的穩(wěn)定和可靠,而傳統(tǒng)云圖法由于諸多假設的存在,EDHC計算結果相較本文的改進條帶法有明顯高估。最后采用低相關性IM指標下的選波結果進行計算,彼此較好的一致性驗證了本文EDHC計算結果的危險一致性。
【學位單位】：中國地震局工程力學研究所
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU352.11
【部分圖文】：

本文研究內(nèi)容框架

中國地震局工程力學研究所博士學位論文- 18 -圖2-1 中國NSMONS強震動記錄數(shù)據(jù)(2007-2015年)以及NGA-West1強震動記錄數(shù)據(jù)庫PGA、震級、距離分布2.2 地震動與場地參數(shù)初選條件國外一般基于地震動危險性分析得到待建結構所在場址的設定地震信息，如最大考慮地震（MCE, Most considered earthquake），然后以地震信息為依據(jù)進行地震動記錄的初步篩選。如美國抗震設計規(guī)范（ASCE7），歐洲抗震規(guī)范（Eurocode8）等明確規(guī)定了最終選取記錄的地震信息應與當?shù)刈顟紤]地震動事件（MCE）基本相符。而中國除重大工程項目需要進行場址安全性評價外，一般的建筑場址并沒有對應的設定地震信息作為依據(jù)。我國《建筑抗震設計規(guī)范 GB50011-2010》中有如下規(guī)定：“采用時程分析法時，應當按照建筑場地類別和設計地震分組選用實際強震記錄和人工模擬的加速度時程曲線….”。該條款雖然變相規(guī)定了所選記錄應當對地震動的影響三要素（震級，傳播路徑，場地因素）進行約束，但是沒有給出切實可行的對應選波方法。地震設計分組概念本身就是用來表征近、遠震下的目標地震動反應譜特征，和設防烈度一樣，均會受震級和距離共同影響。而對于我國強震動記錄臺站來說

在極近場存在幅值隨距離飽和的現(xiàn)象，因此距離范圍選擇 10 km 到究區(qū)間（ATC 63, 2008）。選取 10 km 對應的震級為下限，200 km 對限。表 2-1 設防烈度對應的震級上下限設防烈度 東部長軸 東部短軸 西部長軸 西部短軸 限VI 5.0 5.2 5.1 4.9 VII 5.6 5.9 5.8 5.6 VIII 6.3 6.6 6.4 6.2 IX 7.0 7.3 7.1 6.9 限VI 7.6 7.7 7.7 7.4 VII 8+ 8+ 8+ 8+ VIII 8+ 8+ 8+ 8+ IX 8+ 8+ 8+ 8+ 到 IX 四個目標烈度對應的震級上，下限計算結果如表 2-1 和圖 2-烈度衰減關系反推得到的臨界值差異在 0.5 以內(nèi)，可以說區(qū)別并不震級范圍歸納于表 2-2。

本文編號：2844536