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期刊信息/Journal information
地震工程与工程振动
地震工程与工程振动

谢礼立

双月刊

1000-1301

eeevc@iem.ac.cn

0451-86652450

150080

哈尔滨市南岗区学府路29号

地震工程与工程振动/Journal Earthquake Engineering and Engineering VibrationCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是学术性刊物，主要反映我国在地震工程与工程振动方面的科研成果，促进学术交流，为我国防震减灾事业服务。刊载国内外地震工程与工程振动方面的学术论文、综述性文章和科研简讯、问题讨论、学术动态等。
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    基于能量平衡的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法研究

    翟治鹏刘彦辉周福霖
    1-9页
    查看更多>>摘要：由于规范标准对结构抗震设计要求的不断提高以及结构在长期服役过程中性能的逐渐劣化,既有建筑结构的抗震性能不再满足设计要求,开展其抗震加固设计研究势在必行.然而,目前的加固设计方法往往需要大量的非线性动力计算反复迭代,增加了设计的难度,降低了其适用性.基于能量平衡概念,提出适用于增设消能减震装置的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法.该方法考虑了多地震水准性能目标,设计过程中无需开展非线性动力计算,且迭代次数少.采用所提方法对Benchmark钢框架结构进行加固设计,通过非线性动力分析评估了加固前和加固后结构的抗震性能.研究结果表明:加固后,所有楼层的位移角均明显降低,小震、中震和大震时的平均降幅约为20%,可见加固后结构抗震性能得到了显著改善;加固结构在小震、中震和大震下的层间位移角均与设计值吻合,实现了预期的层间位移角和屋顶位移角目标,验证了所提方法的有效性;所提方法设计的阻尼器在小震时整体保持弹性状态,在中震和大震时进入屈服耗能状态,实现了预期的耗能机制,且阻尼器延性需求沿楼层的分布较为均匀,进一步表明了设计方法的合理性.研究成果可为既有建筑结构的抗震性能加固设计提供参考.

    既有建筑抗震加固能量平衡性能化设计消能减震

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    基于振动台缩尺模型的复杂体型建筑结构楼面加速度反应分布研究

    吴治邦樊圆任祥香程春兰...
    10-18页
    查看更多>>摘要：楼面加速度放大系数(floor acceleration amplification,FAA)能够反映结构对地面加速度的放大,而当前的规范与研究多是依赖于历史楼面记录或者有限元分析结果,在涉及复杂体型建筑结构时计算分析和实际震害结果往往存在较大差异.以整体结构缩尺模型振动台试验记录数据为基础,通过拟合分析得到各条记录下原型结构沿高度的FAA分布.基于类拟地震反应谱形状模型,得到具有一定保证率的FAA分布曲面,针对不同结构类型分别提出了相应的计算公式,相比于规范能够更好地反映出复杂体型建筑结构的FAA分布特征.定性地探索了场地卓越周期变化对该类型建筑结构FAA分布特征的影响.

    加速度反应分布曲面保证率整体结构缩尺模型

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    考虑水质因素的供水管网抗震韧性评估

    侯本伟黄金美韩朝吴珊...
    19-29页
    查看更多>>摘要：城市基础设施系统抗震韧性分析模型是评估城市防震减灾能力并指导震后恢复工作的重要依据.提出了耦合水力与水质模拟的供水管网抗震韧性评估模型.根据管道地震易损性模型和Monte Carlo模拟生成管网地震破坏场景,并采用动态重要度方法模拟管网震后修复过程.通过管网中余氯浓度的降低表示地震破坏对管网水质的负面影响,震后管网余氯浓度的变化取决于管道破坏引起的供水路径和水量的变化.采用震后余氯浓度未下降的用户节点供水量,作为管网系统水质性能评估指标.所提出的模型应用于 2 个不同布局的Benchmark案例管网.研究结果表明:管道破损处的水量漏失导致其上游管道的水流量增加、余氯浓度增大,下游管道的供水路径延长、余氯浓度减小.管网的水质韧性值往往低于水力韧性值,水力和水质韧性相对差异程度受到管网布局和运行规则的影响,文中案例管网水质和水力指标计算的抗震韧性损失指标的相对差异在 17%～286%之间;运行规则复杂且含有调节水箱的管网,其水力和水质韧性的差异较大.

    供水管网抗震韧性韧性指标水质模型水力模型

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    基于等效场景的供水管网抗震可靠性评估

    贾睿杜坤宋志刚
    30-37页
    查看更多>>摘要：供水管网抗震可靠性是满足用户在可能地震作用下用水需求的能力.目前,多数供水管网抗震可靠性评估采用蒙特卡洛模拟产生大量的震损样本进行评估.然而,此方法在评估大型、复杂管网时,将带来极大的工作量和超高的时间成本.为了克服这些问题,提出等效场景方法以提高计算效率.首先,利用震损场景生成后验概率;然后,利用后验概率生成等效场景;最后,通过等效场景确定节点可靠性指数和系统可靠性指数.将文中所提算法与传统蒙特卡洛方法的模拟结果进行对比.研究结果表明:基于后验概率生成等效场景方法是可行的;地震烈度 8 度时采用100 个等效场景评估其可靠性,存在少数评估误差超过 10%的节点,其余小地震烈度评估误差均小于 5%.将 100 个等效场景提高至 250 个,可将评估误差控制在 5%以内.因此,该文提出的算法可以在保证结果准确的同时提高计算效率.

    地震城市供水管网蒙特卡洛场景生成等效场景案例分析

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    基于自训练半监督神经网络的结构损伤识别

    秦世强杨睿苏晟
    38-49页
    查看更多>>摘要：为解决结构损伤识别中标签样本不足的问题,提出一种基于自训练半监督神经网络(self-training semi-supervised neural networks,SSNN)的结构损伤识别框架,该框架利用自训练半监督方法对多层感知机(multilayer perceptron,MLP)神经网络进行训练,从无标签样本中挑选置信度高的样本标注伪标签,扩大样本训练集,并采用归一化频率变化率和损伤特征指数作为输入特征,用于识别结构损伤.首先,介绍自训练半监督学习的基本理论和方法;其次,从神经网络构建、损伤特征提取、分类器评估等方面,给出结构损伤识别流程;最后,通过空间桁架的数值案例及 3 层框架的试验数据,验证所提出的损伤识别方法.结果表明:自训练半监督学习能够从无标签样本中选取置信度较高的样本,为损伤识别提供更充足的有标签样本;在标记样本不足的条件下,SSNN比MLP神经网络的损伤识别效果更好;相较于MLP 神经网络,SSNN在单一位置损伤工况下,识别准确率提升约4%,2 个位置损伤识别准确率提升约 9%.

    结构损伤识别半监督学习自训练伪标签神经网络

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    基于相关函数和卷积神经网络的结构损伤识别

    康帅李治甫王自法董正方...
    50-60页
    查看更多>>摘要：为了改善基于振动信号的结构损伤识别效果,提出一种基于相关函数和卷积神经网络相结合的结构损伤识别方法.以一铁路钢梁桥结构为例,首先通过对结构的振动响应进行自相关运算来提高振动信号的信噪比,再使用自相关样本作为卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的输入可以显著提高其识别精度,且当振动信号中的噪声水平越高时,自相关样本作为CNN输入的识别精度的提升效果越明显,且自相关运算具有比快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)更强的抗噪性.使用互相关函数对结构上布置的多传感器的数据进行融合,再将融合后的信号作为CNN的输入,互相关在对 2 个传感器数据特征有效融合的前提下可以成倍地削减数据集的维度,减少网络运算的参数量,从而减少用时提高训练效率,且互相关样本作为网络输入同样具有较高的识别精度和较强的抗噪性.

    损伤识别深度学习CNN自相关互相关

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    基于结构动力特性的结构损伤深度置信网络分层识别研究

    常亮亮姜文恺杨汉青孙星...
    61-71页
    查看更多>>摘要：为了高效准确地识别结构损伤,将机器学习和智能算法相结合,提出一种基于结构动力特性的结构损伤深度置信网络分层识别方法,分层依次识别损伤位置与损伤程度.为识别损伤位置,利用结构前 3 阶竖向振动频率和单节点 3 阶模态位移建立六元向量,以此六元向量作为输入参数,通过深度置信网络识别损伤位置;为识别损伤程度,分别采用前 3 阶竖向振动固有频率和模态位移或6 节点模态曲率差为参数输入深度置信网络识别损伤程度,并以简支梁为模型进行验证.结果表明:识别损伤位置时,即使噪声程度达到 10%,仍可准确识别损伤位置;识别损伤程度时,基于 6 节点模态曲率差的深度置信网络抗噪性强,在 15%噪声水平下对损伤程度预测最大相对误差不超过5.08%,均方差为 0.4878.与BP神经网络相比,无噪声时,BP神经网络的预测能力优于深度置信网络;相同噪声水平下,深度置信网络的预测能力明显优于BP神经网络,体现了基于结构动力特性的结构损伤深度置信网络分层识别方法鲁棒性强,识别结果精度高.

    深度置信网络损伤识别抗噪性BP神经网络

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    基于ILMSST识别时变结构非平稳响应信号瞬时频率

    刘景良李宇祖苏杰龙骆勇鹏...
    72-80页
    查看更多>>摘要：为解决局部最大同步挤压变换算法识别的频率精度不足及频带能量发散的问题,提出一种改进算法并将之命名为改进局部最大同步挤压变换方法(improved local maximum synchrosqueezing transform,ILMSST).该方法首先对瞬时频率(instantaneous freguency,IF)位置进行多次迭代,从而获得更高精度的瞬时频率位置.其次,搜索短时傅里叶系数模极大值的位置并上下平移该位置,得到初步估算的频带并将频带外的短时傅里叶系数归零.最后,搜索频率方向上短时傅里叶系数的局部最大值所对应的瞬时频率位置,根据这些位置对时频系数进行重排,进而得到细化的瞬时频带.通过 2 组数值算例、1 个 7 层钢筋混凝土剪力墙振动台试验和 1 个时变拉索试验验证了所提新方法的有效性,研究结果表明:相比现有的局部最大同步挤压变换方法,改进算法不仅提高了瞬时频率的估算精度,而且改善了响应信号瞬时频带的时频聚集性.

    时变局部最大同步挤压变换时频系数瞬时频率时频分析

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    一种形状记忆合金半主动TMD系统的试验研究

    闫路悦黄浩宇李易
    81-88页
    查看更多>>摘要：针对调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)系统应用于轻型结构时易失调从而导致减振效果下降的问题,提出了一种新型形状记忆合金半主动TMD系统.该系统利用钢索悬吊质量块并承担其全部重量,使用有效截面为矩形的大尺寸镍钛形状记忆合金棒材,提供TMD系统水平面2 个方向不同的抗弯刚度.为了研究该系统的半主动性能,进行了足尺形状记忆合金半主动TMD系统的自由振动试验,通过改变形状记忆合金的工作温度,研究了温度变化对TMD系统频率及阻尼比的影响.研究结果表明,控制形状记忆合金工作温度从-40～+80℃,TMD系统的频率随温度升高呈现升高趋势,而阻尼比随温度升高呈现下降趋势.将该新型形状记忆合金半主动TMD系统应用于受控结构中,一旦TMD失调,可以通过改变形状记忆合金的温度使其重新调谐.因此,设计的新型形状记忆合金TMD系统在轻型结构减振研究中具有一定的工程应用价值和前景.

    振动控制半主动控制形状记忆合金调谐质量阻尼器失调

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    新型万向球摆式隔震装置的设计与应用

    赵守江柏文戴君武
    89-97页
    查看更多>>摘要：针对浮放物体防震保护的迫切需求,研发了一款基于万向球的摆式隔震装置.首先介绍了它的构造特征与运行原理,并以某陈列佛塔为对象进行方案设计,利用有限元软件模拟万向球与圆盘间的接触关系,评估该装置的承载能力;然后通过试验验证了内部阻尼机构力学模型的准确性,采用时程分析法检验了该装置在 8 度极罕遇地震作用下的隔震效果,并与传统滑动摩擦摆的减震性能进行了对比.结果表明,该隔震装置不仅结构简单、性能可靠,而且具有摩擦系数低,起滑加速度阈值小,阻尼灵活可调的特点.装置中的点面接触具有一定的承载能力,能够满足设计需求.端部设置黏滞阻尼器的阻尼机构表现出明显的速度相关性,阻尼力会随速度的增大而增大.该装置隔震性能良好,在满足位移限值的情况下达到了设定的隔震目标,而且相比于传统型,在位移和加速度响应均需兼顾的情况下,通过合理调整阻尼机构的性能参数,该装置在各地震工况中能够取得更优的综合隔震效果.

    摆式隔震装置万向球阻尼机构浮放物体丝杠

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