基于EEMD的远场类谐和地震动人工合成方法

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作者 刘如月 赖秋兰 +2 位作者 颜桂云 郑居焕 袁宇琴 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期172-189,共18页

远场类谐和地震动是一种特殊的长周期地震动,振动阶段后期产生多个循环的长周期类谐和加速度脉冲,易对长周期结构带来不利影响。然而,由于远场类谐和地震动实测记录有限,能直接用于结构抗震分析的地震动记录更少。为弥补这一缺陷,该文... 远场类谐和地震动是一种特殊的长周期地震动,振动阶段后期产生多个循环的长周期类谐和加速度脉冲,易对长周期结构带来不利影响。然而,由于远场类谐和地震动实测记录有限,能直接用于结构抗震分析的地震动记录更少。为弥补这一缺陷,该文提出一种基于EEMD的远场类谐和地震动人工合成方法并对该方法的合理性和可行性进行验证。该方法通过对远场类谐和地震动记录进行EEMD分解,得到地震动低频成分的类谐和主脉冲成分与衰减部分,并对二者的拟合重构形成类谐和主脉冲分量进行特征参数识别和简化,提出由类谐和脉冲函数和衰减函数相结合的主脉冲速度模型,最后叠加分解时剔除的高频IMF分量形成人工类谐和地震动。基于此,重新选取3条任意远场类谐和地震动记录的地震动特征参数合成人工地震动,与原始地震动反应谱进行对比分析。结果表明:采用EEMD方法可有效提取原始地震动的低频成分,基于所提类谐和主脉冲速度模型得到的主脉冲时程与原始地震动速度主脉冲时程吻合较好;利用所提的地震动合成方法合成的人工地震动可较好保留原始类谐和地震动的非平稳特性,且与原始地震动较为吻合。 展开更多

关键词 远场类谐和地震 EEMD方法 脉冲特征参数 主脉冲速度模型 人工合成地震动

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特殊长周期地震动作用下超限高层建筑结构地震响应分析 被引量：6

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作者 韩建平 石金辉 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2017年第5期72-76,共5页

近断层脉冲型地震动和远场类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,对这两类地震动作用下长周期结构特别是超限结构响应的对比研究还很少。以集集地震动记录为数据基础,各选取10条具有代表性的近断层脉冲型地震动记录和远场类谐和地震动... 近断层脉冲型地震动和远场类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,对这两类地震动作用下长周期结构特别是超限结构响应的对比研究还很少。以集集地震动记录为数据基础,各选取10条具有代表性的近断层脉冲型地震动记录和远场类谐和地震动记录,首先对两类地震动的频谱特性进行了对比研究,分析了两类地震动的特点,在此基础上,以所选取的这两类地震动分别作为输入,对一个超限高层结构分别进行了8度(0.2g)多遇水准地震作用下的弹性时程分析和罕遇水准地震作用下的弹塑性时程分析,并对两类特殊长周期地震动作用下的结构位移响应和加速度响应结果做了比较研究。结果表明,近断层脉冲型地震动和远场类谐和地震动作用下结构的最大层间位移角都接近规范限值甚至超出限值,远场类谐和地震动作用下的结构位移响应和加速度响应都大于近断层脉冲型地震动输入下的相应响应。因此,对长周期结构进行抗震性能分析时,选择远场类谐和地震动更加偏于安全。 展开更多

关键词 长周期结构 近断层脉冲型地震动 远场类谐和地震动 反应谱 时程分析 超限高层建筑

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远场类谐和地震动下的高层结构地震响应与损伤机理分析 被引量：4

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作者 曾建仙 许立英 +1 位作者 颜桂云 吴应雄 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1019-1028,共10页

远场类谐和地震动是一种特殊的长周期地震动,其较大幅值的类谐和波可能给高层结构带来不利影响。通过对远场类谐和地震动的类谐和波段进行分析,探讨类谐和波段与加速度反应谱的第2波峰之间的关系;然后对某高层框筒结构的实例模型进行弹... 远场类谐和地震动是一种特殊的长周期地震动,其较大幅值的类谐和波可能给高层结构带来不利影响。通过对远场类谐和地震动的类谐和波段进行分析,探讨类谐和波段与加速度反应谱的第2波峰之间的关系;然后对某高层框筒结构的实例模型进行弹塑性动力时程分析,分析结构的地震位移和内力响应、周期变化曲线、损伤云图、压缩损伤指数以及结构顶点位移响应的功率谱密度,并讨论结构损伤的程度、时刻和位置与类谐和波的关系。结果表明:类谐和波段与加速度反应谱的第2峰值存在一一对应的关系;高层结构在6度中震强度的远场类谐和地震波下的地震位移响应超过了7度大震强度的普通地震波下的值;幅值较大的类谐和波是导致结构刚度迅速衰减的主要原因;结构损伤最严重的时刻并非发生在地震最大能量输入时刻,而是推迟到了类谐和波段,且结构损伤最严重的位置呈现向结构底部移动的趋势。 展开更多

关键词 远场类谐和地震动 高层结构 类谐和波峰值 损伤机理 弹塑性动力时程分析

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远场类谐和地震波加速度反应谱的双峰特征分析 被引量：3

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作者 曹国绒 王博 +2 位作者 杨柯 李哲 刘伯权 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期480-489,498,共11页

远场类谐和地震波作为一种特殊的长周期地震波,其加速度反应谱具有显著区别于其他类型地震波的双峰特征,本研究对其产生原因进行分析。首先,分析了集集地震和汶川地震中部分典型的远场类谐和地震动的运动特征;然后,基于希尔伯特‑黄变换... 远场类谐和地震波作为一种特殊的长周期地震波,其加速度反应谱具有显著区别于其他类型地震波的双峰特征,本研究对其产生原因进行分析。首先,分析了集集地震和汶川地震中部分典型的远场类谐和地震动的运动特征;然后,基于希尔伯特‑黄变换时频域分析方法及等效简化法,分析了远场类谐和地震波时域特征对其加速度反应谱双峰特征的影响规律。结果表明,所选远场类谐和地震波加速度反应谱长周期段的峰值与高频段的峰值比(峰值比系数α)较大,对该地区内基本自振周期为5~7 s的高层结构影响显著;当远场类谐和地震波存在脉冲周期和脉冲幅值较大的类谐和脉冲时,其加速度反应谱表现出明显的双峰特征。 展开更多

关键词 远场类谐和地震波 加速度反应谱 双峰特征 希尔伯特-黄变换 卓越分量

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远场类谐和地震动作用下高层建筑新型组合隔震的减震性能研究 被引量：3

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作者 颜桂云 薛潘荣 +2 位作者 罗水华 方艺文 叶建峰 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期435-451,共17页

远场类谐和地震动包含丰富的低频成份,且在长持时的振动阶段的后期产生多个循环的脉冲,其可能对传统高层隔震结构产生类共振作用,导致铅芯橡胶隔震支座发生超限变形,上部结构倾覆失稳.提出弹性滑板支座、复位装置(LRB)与黏滞阻尼器组合... 远场类谐和地震动包含丰富的低频成份,且在长持时的振动阶段的后期产生多个循环的脉冲,其可能对传统高层隔震结构产生类共振作用,导致铅芯橡胶隔震支座发生超限变形,上部结构倾覆失稳.提出弹性滑板支座、复位装置(LRB)与黏滞阻尼器组合而成的新型组合隔震系统,利用弹性滑板支座承担大的竖向荷载、复位装置(LRB)因不承担竖向荷载而获得更大的变形能力且起隔震层自复位作用、黏滞阻尼器对隔震层的过大变形进行控制.探讨地震波中的长周期成份,尤其是类谐和成份对传统基础隔震结构与新型组合基础隔震结构层间位移角、楼层加速度、隔震层变形与结构塑性铰分布等地震响应的影响.结果表明:远场类谐和地震动罕遇地震下传统铅芯橡胶基础隔震结构的层间位移角与楼层加速度相比抗震结构明显放大,且远场类谐和地震动设防烈度下其隔震支座就已超限变形;新型组合基础隔震结构有效地控制地震动下上部结构地震响应放大效应与隔震支座的超限变形,减小了结构塑性损伤,保证了隔震体系的有效性. 展开更多

关键词 远场类谐和地震动 类共振效应 新型组合隔震 自复位能力 基础隔震 高层建筑 减震性能 隔震层限位

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远场类谐和地震动下大底盘单塔楼隔震结构振动台试验研究 被引量：3

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作者 颜桂云 方艺文 +1 位作者 吴应雄 肖晓菲 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第18期86-94,共9页

远场类谐和地震动具有长持时、低频成份丰富等特征,后期振动阶段产生多个循环脉冲,类似谐和振动,需分析与验证其对隔震建筑等长周期结构抗震性能带来的不利影响。讨论远场类谐和地震动峰值比、持时及反应谱特性;设计一个大底盘单塔楼钢... 远场类谐和地震动具有长持时、低频成份丰富等特征,后期振动阶段产生多个循环脉冲,类似谐和振动,需分析与验证其对隔震建筑等长周期结构抗震性能带来的不利影响。讨论远场类谐和地震动峰值比、持时及反应谱特性;设计一个大底盘单塔楼钢框架结构,分别组装为抗震、基础隔震和层间隔震等三种试验模型,以普通地震动与远场类谐和地震动为激励输入,进行单向振动台试验与数值模拟,探讨地震波中的长周期成份与类谐和成份对隔震结构层间位移、楼层加速度、隔震层变形等减震性能的影响,分析塔楼水平向缩进尺寸比例为1∶1. 5,1∶2,1∶2. 5和1∶3等条件下隔震结构的振动特性。结果表明:远场类谐和地震动作用下的抗震、层间隔震与基础隔震模型的楼层动力响应为普通地震动下结构响应的2～3倍,隔震结构的减震性能也明显劣于普通地震动下的减震性能,隔震层在远场类谐和地震动下的最大变形为普通地震动的3～4倍,易导致隔震支座变形过大而产生破坏;不同的塔楼水平向缩进尺寸比例对隔震结构振动特性并无明显影响。 展开更多

关键词 大底盘隔震结构 远场类谐和地震动 振动台试验 减震性能 振动特性

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长周期地震动下考虑SSI效应三种地基的层间隔震结构试验分析 被引量：1

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作者 吴应雄 胡贤忠 +5 位作者 唐贞云 邱灿星 许燕芳 巫生华 吴炳添 章才富 《水利与建筑工程学报》 2022年第6期143-148,194,共7页

长周期的远场类谐和地震动易使隔震结构地震响应强烈,基于刚性地基假定设计的隔震结构在实际土层中减震效果良好,但考虑土-结构相互作用(SSI效应)后不能体现良好的减震效果。为此在已有刚性地基、软土地基和软夹层地基上大底盘单塔楼层... 长周期的远场类谐和地震动易使隔震结构地震响应强烈,基于刚性地基假定设计的隔震结构在实际土层中减震效果良好,但考虑土-结构相互作用(SSI效应)后不能体现良好的减震效果。为此在已有刚性地基、软土地基和软夹层地基上大底盘单塔楼层间隔震结构的振动台试验结果的基础上进行对比分析,探讨在远场类谐和地震动作用下三种地基上层间隔震结构动力响应及其减震性能的差异。结果表明:在SSI效应作用下,软土地基上非隔震、隔震结构的自振周期延长倍数较软夹层地基条件下略有增大;不同类型地震动下,软土、软夹层地基上隔震结构的加速度放大系数分布规律相似,且考虑SSI效应后层间隔震结构的上、下子结构加速度响应均存在差异;远场类谐和地震动下软夹层地基上隔震结构的位移响应增大幅度较软土地基显著;软土层地基上层间隔震结构的基础转动角加速度略大于软夹层地基上的基础转动角加速度。 展开更多

关键词 远场类谐和地震动 土-结构相互作用 不同土性地基 层间隔震 振动台试验

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不同类型地震动作用下双柱墩梁桥的隔震控制 被引量：1

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作者 袁宇琴 颜桂云 +1 位作者 李环辉 张东鹏 《福建建设科技》 2021年第5期9-12,18,共5页

远场类谐和地震动更易引起桥梁破坏,为此,以某双柱墩梁桥为结构,分别建立抗震模型与隔震模型,分析其在远场类谐和地震动与普通地震动下的动力响应,揭示隔震后主梁、墩柱和支座的地震响应变化。此外,分析SSI效应时隔震梁桥的主梁位移、... 远场类谐和地震动更易引起桥梁破坏,为此,以某双柱墩梁桥为结构,分别建立抗震模型与隔震模型,分析其在远场类谐和地震动与普通地震动下的动力响应,揭示隔震后主梁、墩柱和支座的地震响应变化。此外,分析SSI效应时隔震梁桥的主梁位移、桥墩弯矩和剪力以及墩顶位移变化规律。结果表明;远场类谐和地震动下隔震可减少主梁纵桥向位移防止主梁与桥台碰撞,当类谐和地震动峰值加速度较大时,隔震梁桥桥墩横桥向地震响应较抗震结构会有所增大,带来不利影响;考虑桩-土作用的梁桥墩-系梁连接点纵向弯矩随着桩-土刚度减小而增大,墩-系梁连接点容易发生纵向弯曲破坏。 展开更多

关键词 远场类谐和地震动 双柱墩梁桥 隔震控制 SSI效应

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远场类谐和地震动作用下带限位装置滑移隔震结构地震响应分析

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作者 张超 张慧 杨谦 《粉煤灰综合利用》 CAS 2021年第6期1-6,共6页

以一栋5层的滑移隔震结构为研究对象,采用具有限位功能的隔震装置,输入远场类谐和地震动和远场非谐和地震动,对比分析带限位装置滑移隔震结构在远场类谐和地震动作用下地震响应的变化规律。研究表明:带限位装置滑移隔震结构作为周期较... 以一栋5层的滑移隔震结构为研究对象,采用具有限位功能的隔震装置,输入远场类谐和地震动和远场非谐和地震动,对比分析带限位装置滑移隔震结构在远场类谐和地震动作用下地震响应的变化规律。研究表明:带限位装置滑移隔震结构作为周期较长的柔性结构,对远场类谐和地震动较为敏感,远场类谐和地震动作用下层间位移、楼层加速度、层间剪力较之远场非谐和地震动作用下对应层的层间位移、楼层加速度、层间剪力都在增大,且随着地震烈度增加,层间位移、层间剪力的增加幅度在减小。两种地震动作用下隔震结构的地震响应基本都随地震烈度的增加而增大。在进行隔震结构设计时,要充分考虑远场类谐和地震动对带限位装置滑移隔震结构的影响。 展开更多

关键词 滑移隔震 限位装置 远场类谐和地震动 地震响应

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远场类谐和地震作用下双柱墩梁桥失效分析

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作者 颜桂云 余勇胜 +2 位作者 袁宇琴 李环辉 张东鹏 《福建工程学院学报》 CAS 2021年第4期307-314,共8页

根据远场类谐和地震动、普通地震动反应谱与规范反应谱之间的包络关系,选取输入结构的地震动加速度峰值;建立双柱墩式抗震梁桥,分析同峰值加速度的远场类谐和地震动和普通地震动作用下双柱墩式梁桥主梁、墩柱的地震响应等,揭示远场类谐... 根据远场类谐和地震动、普通地震动反应谱与规范反应谱之间的包络关系,选取输入结构的地震动加速度峰值;建立双柱墩式抗震梁桥,分析同峰值加速度的远场类谐和地震动和普通地震动作用下双柱墩式梁桥主梁、墩柱的地震响应等,揭示远场类谐和地震动作用下双柱墩式梁桥的动力响应与失效机理;采用SR模型模拟双柱墩抗震梁桥墩底的SSI效应,分析远场类谐和地震动作用下梁桥地震响应变化规律。结果表明,远场类谐和地震动对桥梁的地震响应为普通地震动作用的1.5倍以上,其设防烈度至少应提高一度才能保证桥梁的安全;墩-系梁连接点处弯矩随桩土刚度减小而增大,有可能会引起桥墩弯曲破坏。 展开更多

关键词 远场类谐和地震动 双柱墩 失效机理 SSI效应

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考虑支撑加固的框架结构远场长周期地震响应分析 被引量：1

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作者 周栋 范存新 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第12期278-287,共10页

为了研究不同地震作用下、不同自振周期以及支撑加固下结构的地震反应变化规律,选取3条常规地震动和3条远场类谐和长周期地震动,先对其进行反应谱特性分析,然后通过希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform)得到各条地震动的Hilbert能... 为了研究不同地震作用下、不同自振周期以及支撑加固下结构的地震反应变化规律,选取3条常规地震动和3条远场类谐和长周期地震动,先对其进行反应谱特性分析,然后通过希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform)得到各条地震动的Hilbert能量谱,进而得到Hilbert能量谱用于比较分析不同地震动的能量特性。在此基础上,使用SAP2000建立3层和20层框架结构及其支撑加固结构的有限元模型并对其进行地震动作用下的弹性时程分析。结果表明:长自振周期的结构在远场长周期地震动作用下的地震响应远远大于常规地震动作用下结果,并且长自振周期结构的地震反应相比短自振周期结构更为明显;支撑加固对短自振周期结构的加固效果非常显著,而对长自振周期结构的加固效果不明显,且使得结构最大层间位移角所在楼层上移,引起结构中上部楼层存在安全隐患。 展开更多

关键词 远场类谐和长周期地震动 反应谱特性分析 Hilbert能量谱 支撑加固结构 弹性时程分析

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