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2019 年 06 月 20 日
最新科研成果
研究亮點:條件均值譜及條件譜構建技術及應用實例
發布時間:2018/11/14

研究背景:

2011年國外學者提出了同時考慮目標結構特性和設定地震危險性水平的條件均值譜(CMS,conditional mean spectrum)概念:從目標結構特性出發將某地震危險性水平下的UHS譜分解為若干CMS譜的組合。條件均值目標譜的物理意義更明確,同時考慮了結構特性和地震危險性,譜型也更接近目標危險性水平下的真實地震動,在條件均值譜的概念基礎上,如果希望實現對結構在某地震危險水平下的響應估計,需要構建對應的條件譜(CS,conditional spectrum)。

雖然條件譜的概念得到了國內外不少學者的關注和青睞,但其與我國目前地震安全性評價思路上存在較大的銜接問題而無法推廣。溫瑞智課題組針對這些問題做了大量研究工作,包括前期的中國強震記錄地震動參數相關系數矩陣計算,安全性評價PSHA結果的設定地震解耦流程等。

?研究方法及結果:

溫瑞智課題組與蒙特利爾工學院(Ecole Polytechnique de Montreal)的Najib Bouaanani教授開展深入合作,給出了以我國安全性評價工作為基礎的CMS/CS完整計算流程與計算實例。并且從地震危險一致性的角度對最終選波結果進行驗證,具體成果如下:

(1)首先從我國安全性評價的已有的概率危險性分析結果出發,討論了同時考慮震級,距離和地震動離散性的設定地震解耦,中國譜相關系數矩陣,及衰減關系選擇等技術要素,以中國實際安全性評價案例為基礎,構建了對應的記錄選取條件均值目標譜(CMS)和條件譜(CS)。將其與一致概率譜進行對比后發現,一致概率譜在非目標周期處偏于保守,不僅可能造成不必要的浪費還影響了譜形的真實合理。

(2)采用最小二乘法得到了均值較好匹配CMS譜的選波結果;基于拉丁超立方抽樣技術構建符合CS多元正態分布的模擬譜,然后兩步篩選匹配后,采用貪婪優化技術進行結果優化,得到了較好匹配均值和標準差的記錄選取結果。

?(3)基于不同條件目標周期點(T*=0.01 s, 0.2s, 0.5 s, 1.0 s,2.0 s)的CS分布下的選波結果兩兩計算彼此的超越概率曲線,并以安全性評價中地震概率危險性分析結果得到的地震危險曲線作為基礎進行對比,結果表明,即使是相關性較低的周期點0.01s和2.0s,依然可以保證計算得到危險水平較一致的超越概率曲線,且與PSHA插值得到的目標曲線吻合程度很好。從地震危險一致性的角度驗證了本文選波結果的優越性。


1 中國條件(均值)譜構建及記錄選取一般流程


2M-R-ε3D解耦結果:場址1a)(b);場址2c)(d

3基于條件譜的30條強震記錄選取結果:場址1((a)、(b))和場址2((c)、(d))

4基于條件譜的30條強震記錄選取結果:場址1((a)、(b))和場址2((c)、(d))


? ? ? ? ? 該成果發表在國際權威期刊《Journal of Seismology》(Ji, K., Bouaanani, N., Wen, R.*, & Ren, Y. (2018)). Introduction of conditional mean spectrum and conditional spectrum in the practice of seismic safety evaluation in china. Journal of Seismology, 22(4), 1005-1024.)(*通訊作者)。

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