中國是地震災(zāi)害較為嚴(yán)重的國家之一,85%以上的地震均是以主余震序列的情形發(fā)生的,主余震地震動特征及結(jié)構(gòu)損傷分析是地震工程的核心內(nèi)容,對工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防、減輕地震災(zāi)害具有重要意義。《主余震地震動特征及結(jié)構(gòu)損傷分析》包括余震地震動參數(shù)衰減、主余震作用下SDOF結(jié)構(gòu)損傷分析、余震地震動潛在破壞勢、主余震地震動的調(diào)幅、主余震地震動的損傷譜和主余震作用下RC框架結(jié)構(gòu)的易損性分析等方面的內(nèi)容。
《主余震地震動特征及結(jié)構(gòu)損傷分析》可供工程地震和結(jié)構(gòu)抗震專業(yè)人員、土木工程技術(shù)人員、高等院校及科研院所相關(guān)專業(yè)教師和學(xué)生閱讀和參考。
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歷史地震資料均表明85%以上的地震是以地震序列的情形出現(xiàn)的,主震發(fā)生之后大量余震的作用會顯著增大結(jié)構(gòu)的破壞程度,進(jìn)而增大地震經(jīng)濟損失和加重人員傷亡。主震及其后續(xù)余震的相繼作用對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的累積損傷效應(yīng),需要在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中合理地考慮余震對結(jié)構(gòu)的不利影響。然而,目前中國乃至世界上的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范均是基于單次地震的,忽略了大量余震對結(jié)構(gòu)的附加損傷,導(dǎo)致按照現(xiàn)有規(guī)范設(shè)計的結(jié)構(gòu)在設(shè)計地震作用下仍會發(fā)生無法控制的破壞。如何在抗震設(shè)計中考慮地震序列的影響是一個復(fù)雜龐大的工作,其內(nèi)容涉及地震危險性分析、地震動參數(shù)特征、抗震設(shè)計譜及結(jié)構(gòu)損傷分析等。近十余年來,本書著者在主余震地震動特征、抗震設(shè)計譜、結(jié)構(gòu)損傷分析方面開展了系統(tǒng)的研究工作。本書內(nèi)容共分6章,具體內(nèi)容包括以下幾個方面:
。1)余震地震動參數(shù)衰減。第1章給出余震地震動參數(shù)的衰減關(guān)系,對余震危險性分析至關(guān)重要,同時對揭示主余震地震動參數(shù)之間的定量關(guān)系也十分重要。該章研究余震地震動參數(shù)與主震地震動參數(shù)的比值隨震級、斷層距、場地的變化特性,通過與實際數(shù)據(jù)對比論證模型的合理性,并研究殼內(nèi)地震序列與俯沖區(qū)域板間地震序列的異同;通過殘差分析研究余震地震動參數(shù)與主震地震動參數(shù)的比值的概率分布,最后與其他的衰減關(guān)系進(jìn)行比較分析。
(2)主余震作用下SDOF結(jié)構(gòu)損傷特征。SDOF結(jié)構(gòu)既能夠反映實際結(jié)構(gòu)主要的振動特性,還具有簡單快捷的優(yōu)點。第2章研究主余震地震動對SDOF結(jié)構(gòu)不同反應(yīng)指標(biāo)的影響規(guī)律,考慮余震地震動的不同強度和結(jié)構(gòu)的不同滯回特性,研究余震對不同反應(yīng)指標(biāo)均值和離散性的影響。
。3)余震地震動潛在破壞勢研究。地震工程中,地震動對結(jié)構(gòu)的破壞能力即為地震動的潛在破壞勢。采用簡單的地震動參數(shù)來衡量地震動的潛在破壞勢對于研究和應(yīng)用均具有重要意義。第3章研究余震地震動參數(shù)與余震使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加損傷之間的相關(guān)性,分析結(jié)構(gòu)自振周期、強度折減系數(shù)及滯回模型對相關(guān)性的影響,最后通過加權(quán)平均相關(guān)系數(shù)選出能夠反映余震地震動在整個周期潛在破壞勢的參數(shù)。
(4)主余震地震動的調(diào)幅研究。結(jié)構(gòu)的非線性動力反應(yīng)分析逐漸發(fā)展為地震工程中一種主要的研究手段,而非線性動力反應(yīng)分析中往往會涉及地震動的調(diào)幅。第4章從地震動潛在破壞勢的角度出發(fā),研究主余震地震動的調(diào)幅系數(shù)和調(diào)幅指標(biāo),分別確定適用于單地震動和主余震地震動的調(diào)幅系數(shù)和調(diào)幅指標(biāo)。
。5)主余震地震動的損傷譜。非彈性反應(yīng)譜可以將地震動特征和結(jié)構(gòu)反應(yīng)特征有效聯(lián)合起來。第5章研究主余震地震動的損傷譜及其影響因素,給出損傷譜的預(yù)測公式,基于等損傷的理念對中國現(xiàn)有抗震設(shè)計譜進(jìn)行修正,給出考慮余震影響抗震設(shè)計譜修正框架及修正系數(shù)的公式。
。6)主余震作用下RC框架結(jié)構(gòu)易損性分析。主余震作用下結(jié)構(gòu)的易損性研究不僅可以評估主震作用后己損傷結(jié)構(gòu)的殘余抗震能力,還可以為結(jié)構(gòu)風(fēng)險性研究和震后決策的制定提供依據(jù)。第6章介紹主余震作用下結(jié)構(gòu)易損性特點,定量分析余震對結(jié)構(gòu)破壞概率的影響大小。
本書的主要內(nèi)容源自于以下科研項目的部分研究成果:國家自然科學(xué)基金重點項目(編號:51238012)、國家自然科學(xué)基金重大研究計劃課題(編號:91215301)、國家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金項目“地震工程”(編號:51322801)、國家自然科學(xué)基金面上項目(編號:51178152)、國家自然科學(xué)基金青年項目(編號:50808168、51308517)、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”項目(編號:NCET-11-0813)、黑龍江省自然科學(xué)基金面上項目(編號:E2015069、E2015070)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)研究杰出人才“躍升”培育計劃等。
本書是著者及多位研究生多年來研究工作的結(jié)晶。感謝博士生籍多發(fā)、李翠華、路冰,碩士生武坤芳、侯富濤、李瑜瑜、孫鵬宇等,他們的辛勤勞動使得研究工作逐步深入,是保障本書順利完成的重要條件之一。著者從事科研工作多年,受到了多位前輩、老師和同行的指導(dǎo)和幫助,在此一并表示感謝。
由于著者水平所限,書中難免存在疏漏和不足之處,衷心希望讀者不吝賜教。