基于二维隶属函数的场地模糊分类及其应用

首先分析了场地土及其分类的模糊性特征,并在综合考虑现行建(构)筑物抗震规范场地分类特征的基础上,构建了四类场地的二维隶属函数,实现了场地分类边界模糊化;其次给出了基于最大隶属度、加权综合及特征周期的三种场地模糊分类法,实现了场地分类连续化,探讨了各类方法在抗震结构设计中的应用;最后给出了场地特征周期连续化方法及其空间分布图,结果表明:该方法所确定的特征周期分布与现行建筑抗震规范给出的特征周期等值图吻合较好。所建场地分类法克服了在分类边界处易出现类别跳跃等不合理现象,基本实现了现行建(构)筑物抗震规范在场地分类方面的统一,为工程抗震设计中客观确定地震作用及采取合理抗震对策等奠定了基础。     

场地分类和设计反应谱的特征周期：《建筑抗震设计规范》修订简介（八）

文中对现行建筑抗震设计规范中有关场地分类和设计反应谱特征周期Tg的规定在执行过程中提出的问题进行了讨论,并在此基础上给出了一个改进的方案,其中包括四类场地的等价剪切波速和覆盖层厚度界限以及相应Tg值的连续化取值。此外,文中还讨论了设计反应谱特征周期连续变化的必要性和可行性,给出了特征周期按照场地分界线上的相应值进行插值的原则。     

超高层建筑场地地震反应分析及长周期设计反应谱研究

建筑抗震设计规范中的标准设计反应谱不能满足基本自振周期大于6 s的超高层建筑抗震设计需要。今结合某超高层建筑,讨论了场地地震反应特性及其长周期设计反应谱,并根据拟建场地长周期设计反应谱选择了天然地震动记录,为工程抗震验算提供数据,可为同类型超限高层结构设计提供经验参考。     

反应谱特征周期的统计分析

特征周期是反应谱的重要参数,是工程抗震设计的关键参数,但物理意义不明确、涉及因素多、结果离散,研究成果相对较少.从反应谱的本质出发,提出了反应谱特征周期的概率法.搜集近期1491条地震记录,采用概率法（97%）和美国FEMA-450（2003）法,以中国抗震规范特征周期分类为依据,研究了反应谱特征周期的统计规律.研究表明：概率法从面积比确定特征周期,力学概念明确,确定标准统一,与美国FEMA-450（2003）法有较好的一致性;近期地震波的特征周期分布特征表明,抗震规范规定的不同场地、不同地震分组的特征周期区段,地震记录数量不同,长周期效应不容忽视.特征周期与震级、场地类别和震中距的关系复杂且离散,特征周期呈区间分布规律,分布区间值较大,区间内部定量关系仍较难确定.特征周期与震级、场地类别和震中距的相关性不明显,反应谱特征周期按场地类别、震中距（地震分组）确定,存在不确定的风险,美国抗震规范以反应谱参数直接确定特征周期的方法,抗震规范修订时值得借鉴.     

基于设计地震分组的反应谱平台值研究

利用搜集整理的1933~2015年美国西部地区166个有详细钻孔资料台站场地上的1237条水平方向强震记录,按照我国建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)中反应谱的形式,对强震记录的加速度反应谱进行了拟合,提取了反应谱的平台值和特征周期。在地震动强度分区内以特征周期为界来划分设计地震分组,讨论了设计地震分组对反应谱平台值的影响。研究结果表明,应考虑场地类别对反应谱平台值αmax的影响,验证了按设计地震分组研究反应谱平台值αmax的可行性,并给出了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地上各设计地震分组内的反应谱平台值αmax。     

新版《中国地震动参数区划图》简介及对浙江省的影响

新版区划图有两个重要改进:一是全国范围消灭不设防(基本地震烈度6度以下)地区,二是地震动参数细化到乡镇街道一级。新版区划图包括地震动峰值加速度图和地震动反应谱特征周期图(所谓"两图")、地震动峰值加速度调整系数表和基本地震动反应谱特征周期调整表(所谓"两表")。"两图"直接给出的是基本地震动,对应的场地类别为Ⅱ类场地,在确定抗震设防地震动参数时,还应根据标准的要求确定不同场地多遇地震动、罕遇地震动和极罕遇地震动。     

建筑结构时程分析法输入地震波的研究

本文对形成抗震设计反应谱的国内外重要地震加速度记录进行分析,研究各种不同的记录分组方法对标定设计反应谱所产生的影响,总结各种不同类别场地上所获取的地震记录的反应谱形状的分布规律。在此基础上,为建筑结构抗震设计时程分析法所需的输入地震波提出一种基于规范设计反应谱的、与设防烈度、场地条件、震源机制、结构自振特性有关的选择原则。建议在建筑结构时程分析法中采用一组四条实际地震加速度记录(其反应谱特征周期符合一定的分布规律)作为输入地震波,计算所得的结构内力或位移算术平均,可以得到符合规范要求的比较合理和安全的结果。     

场地分类和平均反应谱

在现行抗震设计规范中,设计反应谱形状完全决定于场地条件,与其它许多因素都无关。三类场地的反应谱差别很大,而场地分类却只凭一般性的岩性描述,实用中有时难免发生问题。本文针对这种情况提出了改进场地分类的原则和方法。此法以土层厚度为主要指标,将场地土分为四类,同时结合土层的刚度和分层结构进行调整。对于只具有表层地质资料的一般建筑场地,本文根据波速随深度的平均变化规律提供了粗略的分类方法。最后给出了四类场地的平均反应谱。     

基于场地特征周期的最小地震剪力系数研究

楼层最小地震剪力系数是建筑抗震设计中的重要控制指标之一。对现行规范规定的最小地震剪力系数限值与场地特征周期无关的不合理性进行了分析,这也是导致Ⅰ、Ⅱ类场地上的长周期结构基底剪力系数难以满足规范限值的主要原因。分析了影响基底剪力系数的因素,发现基底剪力系数受到结构质量和刚度的分布、地震烈度、场地特征周期、结构阻尼比以及设计反应谱形状的影响。提出了基于场地特征周期的最小地震剪力系数限值,在场地条件较好时可放松规范限值,这样使长周期结构的抗震设计更容易满足地震剪力系数的要求,更为经济合理。通过一个算例验证了文中提出的基于场地特征周期的最小地震剪力系数限值的合理性。     

地面运动双向最大加速度反应谱特性研究

在整理当前国内外双向水平地面运动反应谱值代表值后,本文认为考虑了记录仪器所有可能水平放置方向的加速度时程对应的所有单向加速度反应谱值中的最大值是双向水平地面运动反应谱值的最佳代表值,称其为双向最大加速度反应谱值（简称BdM谱值）。建立Ⅱ类场地地面运动数据库,考察Ⅱ类场地不同地面运动类型BdM谱和单向加速度反应谱Und谱的特性差异,结果表明：Ⅱ类场地同一地面运动类型下,二者在谱形上相似,但前者的动力放大系数普遍大于后者,且二者差距随着周期的增大而增大;同一周期谱值的平均值和标准差,前者分别为后者的1.2~1.4倍和1.1~1.4倍。另外,与BdM谱相比,我国规范Ⅱ类场地设计反应谱谱值在第一衰减段普遍偏小,在第二衰减段则低于很多地面运动类型的BdM谱值。因此,以我国设计反应谱作为设计地震力取值依据所设计出的Ⅱ类场地工程结构,其设计地震力取值水准高低不一,从而导致抗震安全性高低不一;以我国设计反应谱为目标谱选择地面运动记录预测出的Ⅱ类场地工程结构的地震反应,危险性水准不一,在统一的性能评价标准控制下,导致其实际抗震性能存在差异。     

基于中国规范的近断层区抗震设计谱研究

采用211条脉冲型地震动计算得到了保证率分别为50%(平均谱)和84%(平均谱+1倍标准差谱)的近断层地震动反应谱,将得到的反应谱与GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中推荐的近断层区设计谱进行了比较。结果表明,我国抗震规范中针对近断层区给出的设计谱幅值调整方法不能保证近断层区的结构具有足够的安全性,表现为调整后的设计谱值在某些周期段上仍小于实际的近断层地震动反应谱值。根据比较结果,提出了基于我国抗震规范设计谱形式的近断层区抗震设计谱修正方法,通过提高设计谱幅值和限制特征周期最小值来实现修正,将我国抗震规范中的设计谱幅值增大1.5倍、特征周期下限取0.75s(多遇地震)和0.80s(罕遇地震),所提的近断层区抗震设计谱,保证率可达到84%。所提出的抗震设计谱及变形验算的设计建议简单且易于在工程中使用,研究结果可为近断层区的结构抗震设计提供参考。     

基于汶川地震记录及遗传算法的加速度设计反应谱

现行加速度反应谱的长周期段太短且其取值出现需要抬高和降低两种大相径庭的研究结论;反应谱的特征周期(T_g)与动力放大系数(b)取值也存在争议。该文从中国国家强震动台网中心（CSMNC）数据库中筛选汶川地震主震记录421条,根据地面运动峰值加速度、场地和地震分组对地震记录进行分类,计算常规地震记录与长周期地震动记录的反应谱,与规范反应谱对比。同时,基于遗传算法和a_max-T_g四阶段拟合模型,利用得到的地震记录进行设计反应谱拟合,并对设计反应谱拟合模型的各种参数进行标定和校验,对规范设计谱的主要特征参数给出修正建议。研究结果表明：常规地震动计算得到的反应谱长周期段的值比规范设计反应谱要低,而长周期地震动反应谱的长周期段的值比规范设计谱要高,揭示了两种不同研究结论的根源;拟合得到的加速度设计谱与实际反应谱吻合程度要好于规范设计谱;说明了补充长周期地震动设计反应谱的必要性,为规范设计反应谱的修订提供参考。      

基于抗震设计新规范的场地类别模糊综合评定

在现行《建筑抗震设计规范》(GB 5 0 0 11- 2 0 0 1)场地类别划分方法基础上 ,提出了基于“规范”的场地类别模糊综合评判的两种方法 ,以及场地特征周期值Tg 计算方法 ,并给出了隶属函数和相应的系数 ,可直接应用于实际工程。此方法与规范方法的比较表明 ,结果基本上是一致的 ,只是在相邻场地类别的边界附近有些差异 ,而所建议的方法显得更为合理     

岩土参数模糊隶属函数的构造方法及应用

研究了隶属函数的特点,指出其在主值区间特点上表现为宽域型和窄域型,在过渡带形式特点上表现为突跳式、线性式和非线性式,在函数图形控制点上有最清晰和最模糊点。根据隶属函数的特点和隶属度总和为1的原理,提出了完整隶属函数的构造方式和函数具体形式参数的计算方法。根据岩体力学和模糊综合评判原理,以岩体的稳定性模糊分类为例,证明在不同的原函数条件下采用上述所提方法构造隶属函数,就具体模糊隶属度值而言存在差异,但最后分类结果一致。作为该隶属函数构造方法的应用,考虑岩体单轴抗压强度、吸水软化性、完整性、岩溶发育等地质条件,山地类型、坡地类型等地理条件,建立了西南山区公路岩质类建设场地模糊分类系统,并将该系统应用于某山区公路建设场地的分类,所得分类结果被施工和设计采用。     

基于改进差分进化算法的设计反应谱高稳定性标定方法研究

设计反应谱是抗震设计的重要依据,由设计谱的特征参数表征。利用差分进化算法标定设计反应谱,可给出拐点周期、特征周期、平台值和衰减指数等特征参数。但标准的差分进化算法易造成优化结果的早熟或停滞,在设计反应谱的标定中导致标定结果不稳定。为实现设计谱标定结果的最优化,该文从PEER数据库中选取60条不同类型的地震加速度反应谱,比较多种改进的差分进化算法的稳定性和适用性,以期为设计反应谱的标定提供优质的方法。通过对比分析多种方法给出的特征参数和评价指标,论证了方法的精确性和稳定性。分析结果表明,GLDE算法在标定设计反应谱的工程问题中能有效地避免标定结果不稳定的现象,获得比其他方法更精确的特征参数,因此推荐GLDE算法标定设计反应谱和研究设计谱的特征参数。     

美国建筑结构设计抗震规范的研究

论文对美国建筑规范IBC2006和建筑设计荷载规范ASCE7-10的建筑结构抗震设计条文进行了研究,理清了美国建筑结构的抗震设计思路,并对地震动参数、建筑场地类别、设计反应谱加速度参数、地震力计算方法、结构抗震体系和地震反应修正系数R等概念和取值进行了研究。     

模糊综合评判在场地分类中的应用

以等效剪切波速对各场地土的隶属度为权重,建立了场地二级模糊综合评判模型,解决了规范中场地类别划分发生跳跃的问题,可作为实际工程场地类别划分的有效手段,从而避免了地震荷载的突变。     

A method for landscape regionalization based on fuzzy membership signatures

The aim of this paper is to present a new method for regionalization that can be used in landscape analysis and planning. The approach in this study concentrates on the possibility to use membership functions developed from training sites as a mean to characterize whole regions. Instead of traditional classification routines a fuzzy method was developed. The method is described with an example from a study area located in Sweden. Pre-classified and unclassified satellite data were used in the study. The frequency distribution of three land cover types was calculated for three different training sites. The frequency distributions were transformed into membership functions. As such they describe the graded membership for every frequency pixel to all the training sites. Thereafter, were the membership images combined through a weighted linear combination. The result shows the membership for every location in the study area to one of the training sites. The images were also classified into one resulting image showing the crisp regions of the study area. An accuracy assessment of the method was performed. The result showed an overall classification accuracy of 86% compared to existing regional divisions of the study area.     

粤港澳三地桥梁抗震设计地震动参数比较研究

对我国广东、香港和澳门三地使用的桥梁抗震设计规范进行了综合比较,比较的内容包括重要性分类、抗震设防标准及目标、场地土分类、设计地震动中加速度反应谱的形式、地震作用的计算等。重点对决定桥梁结构抗震安全性的地震动参数(加速度反应谱)的规定进行了比较。结果表明:三地桥梁工程抗震设计规范各有特色,在地震作用的计算方面有相似之处。AASHTO桥梁规范是真正意义上的基于性态要求的抗震规范,Eurocode 8规范引入了强度折减系数来考虑结构的延性设计,我国的桥梁抗震设计规范主要特点则是多水准的抗震设计法。我国桥梁抗震设计规范虽然有了长足的进步,但在很多方面(例如考虑地震危险性分区)仍可借鉴其它规范进一步改进和提高。