当前世界环境

介绍

在过去的几年里，所有关于地震工程的研究都努力识别这种自然现象，并为减少后续损害和成本提供解决方案。这些研究导致了显着和积极的结果，但它们并未显示出地震复杂现象的人类讨论和科学需求的结束。由于存在靠近故障的水库的存在，住宅区和城市靠近故障作为地震波的主要来源。这些地区地震的紧密分析，称为“近场地震”是不可避免的。

尽管有许多关于近场地震的研究，但需要对这些近场和远场类型进行这些地震的响应以及它们的差异。在本研究中，作者努力更深入地研究这些主题。本研究的目的之一是在近场地震期间提供结构性能的精确解决方案。此外，通过地震系统软件分析了多近场和远场地震的多种记录结构的行为的差异。

近场的定义地震

发生在断层附近的地震称为近地地震。对于确定一个确定的范围作为断层的近场，研究者之间存在着争议。因此，研究人员认为，断层周围10-60公里的距离是近场范围。例如，UBC-97代码将距离震中小于15公里的距离视为近场范围。

特点附近-场地震

近场地震具有不同于远场地震的显著特征。与频率较高的远场地震相比，近场地震具有更高的加速度和更有限的频率。这类地震的地震仪，特别是当它们经历渐进方向影响时，包含在地震记录开始时观测到的高幅度长脉冲周期。^3.断层以接近横波速度(0.8)的速度向一个地点传播，导致断层的大部分能量以一个大脉冲的方式传递到该地点，在地震记录开始时发生。换句话说，如果假设断层的每一部分在一定的时间内破裂，一些波以断层对断层的方式传递到现场，如果现场与断层方向相同，这些波在现场位置上彼此接近，并产生一个大脉冲，这缩短了断层波到达构造的时间(即前进方向)。如果地震点的方向与断层的前进方向相反，那么反向就可能发生，从而导致断层波之间的距离逐渐增大，波到达构造的持续时间也越来越长。中性方向是指故障从现场传播的距离或距离难以区分的情况。在这种情况下，方位对地震的范围和持续时间没有明显的影响。²近场地震的傅里叶频谱中，不存在较大的具有最大值的周期范围内的频谱，而存在在较小的周期内达到最大值的频谱。近场地震中这种特征的存在导致结构的行为脱离了模块化情景。在模块化场景中，一个或多个结构模态决定了结构的行为，并达到波形形式。在这种情况下，结构的行为是由通过结构的波的累积效应造成的。这些波状效应是近场运动对高层结构行为影响的原因。对于这些长周期脉冲，人们应该注意到，由于这些运动周期与高层结构的自然摇摆周期接近，结构的行为趋向于共振。这种情况会产生较大的结构位移，从而导致P-delta效应对高层结构振动行为的增加。在记录开始时出现脉冲，说明由于故障，在短时间内释放了显著的动能。在短时间内，一个大的动能转移到结构。这一问题是断层近场地震动记录的最重要特征之一。 In addition to resonance in structures with long periods, this phenomenon influences the materials used in construction of structures due to application of forces as pulses and it leads to a more fragile behavior of the structure.^3.

增量动态分析方法

增量动力分析方法(IDA)是近年来发展起来的一种分析地震荷载作用下结构性能的方法。这种方法包括结构模型在一次或多次地震运动下的行为。在该模型中，每一次地震都被划分为多个级别，从而对不同烈度的地震进行了参数反应图的描述。在这种分析中，除了活荷载和恒荷载的作用外，还在y轴方向上对结构基础节点施加动荷载。首先，插入第一个和最后一个实现的初始和最终缩放因子，并定义每个缩放因子的间隔以考虑历史记录的中间级别。在本分析中，将上述数字1,0.1,0和0.3插入到模型中。这意味着在第一次分析历史记录时，将加速度-时间图曲线上的所有加速度值乘以0.1，然后应用到结构上。在第二次分析中，比例因子等于4和3= 0,1 +0和0乘以加速度的值。同样，第三次分析中，比例因子= 7,4= 0,3 +0,0的比例因子乘以加速度的值。在第四次分析中，比例因子等于1，由于这个值与最终的比例因子相等，第四次分析是最后一次分析。

增量动力分析的基本原理

可能会使用地震加速度计（通过综合源极）选择，可能会通过地震师和地震工程师进行一些配置，例如基线校正，穿过过滤器和旋转。非缩放的加速度计一个是包含a的轴吗₁(t₁)的成员，以便ϵ{0，，.........}。一种简单的缩放是所有A的乘法_我用一个固定的系数，例如λ，我们有(0，)λϵ。这一行为可能导致加速度计所代表的值升高或降低。在这种情况下，新的加速度计将显示一些值，每个值可以定义为= λ。缩放也可以在经典的加速度频谱和频域(通过加速度计的傅里叶转移)进行。¹

地震结构非线性分析软件

在Seismosoft开发的所有应用程序中，Seismostruct是结构分析的最新和最强大的应用程序之一。该软件可以预测和监测特种框架在静、动荷载和大位移作用下的行为。它还可以以最高的精度建模几何非线性和材料。该软件可以通过多个模型进行验证，其结果的准确性非常接近人工计算和实验室结果，如图1和2所示。在预设研究中，结构的非线性增量分析和位移图、相对位移图、滞回特性图和推力图的描述通过Seismostruct 6.5版本完成。

图1： - 实验室结果的比较和 位移时间分析 点击这里查看图

图2：实验室结果和基本剪切时间分析的比较 点击这里查看图

剪力墙七层混凝土建筑的描述

在本研究中，一个7层混凝土建筑剪力墙模型在地震结构软件。该建筑在多个近场和远场地震场景下进行了分析，其结果如图3和图4所示。墙壁的几何细节总结在表1中。由于该建筑是在实验室制作的，然后在软件中进行了足够精确的建模，所以在实验室中对模型的分析结果与真实建筑的分析结果几乎一致。如图1和2所示，地震结构在数值和实验室分析的对比验证中取得了良好的结果。在动力条件和地面的四种单向运动条件下，对建筑物进行了振动台试验。该建筑最初是通过能力置换的方法设计的，在洛杉矶的一个车间。

图3:剪力墙混凝土七层建筑 点击这里查看图

图4:框架几何(平面视图) 点击这里查看图

表1:墙体几何细部(单位:米)

墙体混凝土抗压强度37415 Pa，抗拉强度3742 Pa。混凝土在约束模式下的应变为0.00326，在非约束模式下的应变为0.00269。用于墙体加固的钢材弹性模量为008+2.0000EkPa，破坏应力为488500 kPa，泊松比为0.014。本文采用单轴弹性材料拉压对称性能模型来定义钢筋混凝土圆形空心截面用于模拟弹性比为008+2.0000EkPa的重力柱的材料。

利用加速度计

在本研究中，使用近楼的混凝土建筑在近场和远场地震和建筑物中的行为比较的情况下，使用了三种近场和三个远场加速度计。在本研究中，近端的近场应该是60公里。值得注意的是，所有加速度计都与0.35g的峰值加速相匹配。

表2:本研究中加速度计的特点

近场加速度计的脉冲周期和期望结构的周期

非线性动力分析结果表明，结构对脉冲类运动的响应取决于T/TP

(结构周期到脉冲周期)和地震烈度。为了计算脉冲周期，人们提出了不同的公式，其中可以指向Alavior的公式和Somerville的公式，两者都把地震记录的脉冲周期方程作为震级的函数。罗德里格斯和马克开发了一个计算脉冲周期的方程，并考虑了场地效应[4]。在这里，Somerville的方程被用来确定近场加速度计的脉冲周期，而在程序代码2800第三版中确定的无抗力矩框架的建筑物的实验方程被用来确定结构的主要周期。所得结果如下表和表(3)所示。

• 确定脉冲周期的萨默维尔方程LOG10T= -2.5+0.425M_w（1)
• 结构主周期实验方程T= 0.05 H^3.₄(2）
• 研究的七层混凝土建筑工期:0.49秒。

表3:地震脉冲周期及脉冲周期与构造周期之比

近场和远场地震相对位移的比较

利用Seismostruct软件通过加速度计对结构进行增量动力分析后，选取了一层与七层之间的相对位移图。作为实例，图5和图6分别表示了近场北岭地震和远场集集地震的相对位移图。表4比较了六种地震作用下结构相对位移的综合结果。

图5：Northridge地震的相对位移图（近场;地震系统软件） 点击这里查看图

图6：Chichi地震的相对位移图（近场;地震系统软件） 点击这里查看图

表4：学习地震结构相对位移的值（mm）

另一个值得注意的是，在近场地震中，位移值随构造周期与脉冲周期之比的增大而增大。图5比较了近场地震的震级、构造周期与脉冲周期之比和相对位移。塔巴斯地震虽然震级高于北岭地震和神户地震，但由于构造周期与脉冲周期之比较小，相对位移较小。

表5地震震级、构造周期与脉冲周期比值及相对位移比较

结果与讨论

如图5、6和表4所示，结构中任意选取的两个节点(第一层和第七层预制节点)之间的相对位移在近场地震和远场地震之间存在显著差异。我们期望的三次近场地震的结构节点的平均相对位移几乎是三次远场地震的两倍，这表明近断层地震对位移的需求非常显著。同一地震近场和远场台站相对位移的比较差异为35.6%(塔巴斯地震:-79.045和-58.249)。另一个值得注意的是，在近场地震中，位移值随着构造周期与脉冲周期之比的增加而增加。如表5所示，对近场地震的震级、构造周期与脉冲周期之比和相对位移值进行了比较。塔巴斯地震虽然震级高于北岭地震和神户地震，但由于构造周期与脉冲周期之比较小，相对位移较小。

参考文献

1. Azarbakht，A。石油化学钢结构地震置信能力，M.A.Thoberation，（2003年地震和地震工程国际研究中心）。
2. 尼康姆，A. Kazemi, M.和尼康姆。A.近断层区和远断层区地震效应评估与比较与伊朗规范2800的标准项目谱，伊斯兰阿扎德大学土木工程学报，2(1), 71 - 79(2009)。
3. 在近断层范围的高层结构中钢抗弯矩框架的研究。土木工程与测绘学报， 5(44)， 621-633(2011)。
4. 王志强，王志强，王志强，等。近场地震中地震周期脉冲对结构抗震性能的影响。伊朗土木工程第六次全国代表大会， 4月26日，Semnan(2011)。