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世界地震工程
世界地震工程

李山有

季刊

1007-6069

jwee@iem.ac.cn

0451-86652425

150080

哈尔滨市学府路29号

世界地震工程/Journal World Earthquake EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊旨在促进地震工程学理论、实验与应用技术的发展，促进海内外地震工程领域的学术交流，不断推进该领域综合的抗震防灾和减灾事业向前发展。
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    220 kV全装配式混凝土户内变电站配电装置楼结构抗震设计

    肖波文一茗庞瑞高超凡...
    1-12页
    查看更多>>摘要：在国家电网"两型一化"发展战略引领下,提出了一种新型全装配式钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)户内变电站结构,该结构由全装配式 RC 框架结构和分布式连接全装配 RC 楼盖(discretely connected precast RC floor,DCPCF)组成.介绍了新型全装配式RC户内变电站结构数值分析方法,分析了某 220 kV全装配式RC变电站配电装置楼地震响应规律,并与同型现浇结构进行了对比分析.结果表明:全装配式变电站满足抗震设计规范要求,结构安全可靠;全装配式变电站受由楼盖参与的高阶振型影响较大,设计时需考虑更多振型的参与;与同型现浇结构相比,在双向水平地震作用下,全装配式RC变电站整体结构的楼盖发生了较大的平面内变形,进而使得二者的地震响应存在较大差异;对结构大开洞楼层进行了楼板应力补充分析,发现DCPCF的应力小于现浇楼盖,结构的不规则布置使部分连接件所在区域出现应力集中,建议对楼板应力集中区域采取加强措施.研究结果可为全装配式变电站建筑结构的研究和应用提供参考.

    变电站结构全装配式RC框架结构全装配式RC楼盖抗震分析楼板应力分析

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    BFRP网格增强ECC复合加固混凝土圆柱轴压性能研究

    李大强黄晓斌万旭荣彭晓...
    13-23页
    查看更多>>摘要：为研究玄武岩纤维网格增强工程水泥基复合材料(BFRP-ECC)加固混凝土圆柱的轴压力学性能,对BFRP(basalt fiber reinforced polymer)网格增强 ECC(engineered cementitious composites)和BFRP网格增强水泥砂浆(BFRP-mortar)复合加固混凝土柱进行了轴压对比试验,分析了BFRP-ECC加固混凝土柱的破坏模式、承载力和变形能力等.采用ABAQUS有限元软件建立BFRP网格-基质复合加固混凝土柱数值模型,并通过对比模拟结果与试验结果验证了有限元建模的准确性;同时,考虑了核心混凝土柱初始损伤的影响,建立了复合材料加固损伤混凝土柱有限元分析模型,研究了BFRP-ECC加固损伤混凝土圆柱各部件的受力特点和破坏模式等.结果表明:采用BFRP网格增强水泥基质加固混凝土柱可以显著提高其承载力和变形能力,其中:ECC作为基质时效果更优;BFRP-ECC加固混凝土柱破坏具有延性特征,核心区塑性变形分布均匀;核心柱初始损伤对BFRP-ECC复合加固混凝土柱破坏模式的影响较小,且ECC以及BFRP网格仍表现出良好的协调变形能力.

    BFRP网格ECC破坏模式受压性能初始损伤

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    SMA绞线预制梁-柱自复位耗能节点数值研究与参数优化

    张云雷钱辉叶剑楠魏德新...
    24-36页
    查看更多>>摘要：为了提高预制混凝土框架的抗震能力并控制震后残余变形,提出了一种新型的混合自复位预制混凝土梁柱节点(self-centring precast concrete beam-column connection,SC-PCBCC),其中采用了旋转摩擦阻尼器(rotational friction hinge damper,RFHD)和形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)并联的结构.重点探讨了使用SMA绞线控制的自复位装置对SC-PCBCC进行改进.首先,介绍了SC-PCBCC的结构和工作原理;其次验证对比了 1.0%、1.5%、2%和 2.0%预应变下的超弹性 1×7 SMA绞线、RFHD和SC-PCBCC的有限元模型,并进行了初步验证.研究结果表明,该节点具有较高的刚度、承载力、耗能能力以及较好的复位性能;最后对SC-PCBCC中SMA绞线的关键参数:SMA绞线预应变、直径和长度进行了参数分析,以优化其抗震性能.建议SC-PCBCC使用的SMA绞线初始预应变、直径和长度范围分别为 1.5%～2.0%、15～18 mm和 175～205 mm,以实现SC-PCBCC的优异承载性能、能量耗散和自复位性能.此外,节点中的SMA绞线和RFHD可在震后快速更换,实现高效灾后修复.总体而言,所提出的SC-PCBCC表现出了卓越的减震能力、自复位能力和可修复性.

    预制混凝土梁柱节点形状记忆合金(SMA)绞线旋转摩擦铰接阻尼器(RFHD)抗震性能数值分析

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    基于LSTM神经网络的现地烈度实时估算模型——以JMA烈度为例

    李山有肖莹卢建旗谢志南...
    37-45页
    查看更多>>摘要：如何快速并且准确估计目标场点烈度是地震预警中的关键问题.常用基于衰减关系的场点烈度估计和基于P波信息的现地烈度估计往往存在大震烈度低估的问题.本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(logn short-term memery,LSTM)的现地JMA烈度持续估计模型.该模型以现地观测地震动的能量、能量增长率、地震动卓越周期和震源距作为输入,以该点的最大仪器地震烈度为预测目标.选取了日本K-NET台网记录 101 次地震数据作为训练集,94 次地震数据作为测试集,训练了现地烈度估算LSTM神经网络模型.结果表明:在采用 3s时窗长度的序列进行预测时,高估的比例为 1.51%,低估的比例为 4.00%;并且,随着时窗长度的增加,高估和低估的比例也在不断降低.模型对高烈度(大于等于 4.5 度)样本的预测时效性随震源距的增加而增加,对大震远场高烈度区域能提供 20s以上的预警时间.

    地震预警现地预警长短时记忆神经网络实时减灾烈度估计

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    适用于区域建筑群实时震害模拟的LSTM-FC组合深度网络模型研究

    孙海徐晓君邢启航张孝伟...
    46-59页
    查看更多>>摘要：建筑物破坏在地震灾害中往往会导致巨大损失,对城市建筑群进行灾前灾时的震害预测具有重要意义.传统BP(back propagation)网络和CNN(convolutional neural networks)网络等人工智能方法在进行震害预测时多集中于提取建筑物信息.然而,这些方法在处理地震波的时序数据方面有所不足,导致其在整合和分析对地震灾害预测至关重要的时序相关因素时效果有限.因此,本文提出一种耦合LSTM(long short-term memory)和FC(fully connected)神经网络的震害预测方法.LSTM网络擅长处理具有时间序列特性的地震波信息,能够捕捉和分析随时间变化的地震波动模式.同时,全连接网络可用于综合分析所有相关的震害因子.通过对云浮地区 265 栋典型钢混建筑进行指标量化并确定输入指标(震害影响因子)和输出指标(震害指数),利用LSTM-FC组合深度网络、CNN网络和BP网络模型对数据进行训练并优化.通过将LSTM-FC网络模型的预测结果与弹塑性时程分析比较,发现该模型在拟合效果和精度方面优于传统的BP和CNN模型.拟合效果提升了 36.8%和10.6%,精度分别提升了 77.6%和 91.7%,表明LSTM-FC网络在地震损害预测上更为有效.同时,将该方法应用于广东省云浮市钢混结构群震害预测,构建的易损性矩阵与华南地区的易损性矩阵均值进行了对比,显示误差相对较小,说明该模型不仅理论上可行,在实际应用中也能表现出较高的准确性和有效性.

    震害预测LSTM网络全连接网络钢混建筑物

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    基于机器学习和迁移学习的地震预警震级估计

    宋晋东梁坤正李山有朱景宝...
    60-71页
    查看更多>>摘要：震级估计是地震预警的重要环节之一.快速且可靠的震级估计可以为地震预警系统提供有效的地震预警信息.传统的地震预警震级估计方法主要利用从P波信号中提取单一的特征建立震级估计经验预测方程,且震级估计误差较大.为了提高地震预警震级估计的可靠性以及探索机器学习方法在中国川滇地区地震预警震级估计的可行性,基于日本K-NET台网记录的强震动数据建立用于震级估计的机器学习预训练模型(CRnet-M),CRnet-M模型结合了卷积神经网络和循环神经网络;结合迁移学习和中国川滇地区的强震动数据,对预训练的CRnet-M模型进行微调和训练,进而建立了用于中国川滇地区的震级估计模型(TLCRnet-M).研究结果表明:对于日本的测试数据集,在P波触发后 3s,和传统的地震预警震级估计方法相比,预训练的CRnet-M模型有更小的震级估计误差,且绝对误差在 0～0.5 震级单位范围内的百分比达到了 86.89%;对于川滇地区的测试数据集,在P波触发后 3s,和传统的地震预警震级估计方法以及未使用迁移学习的CRnet-M模型相比,使用迁移学习的TLCRnet-M模型提高了震级估计的可靠性,且绝对误差在 0～0.5 震级单位范围内的百分比为76.25%.方法在一定程度上提高了地震预警震级估计的可靠性,且对于地震预警系统有一定意义.

    地震预警机器学习神经网络迁移学习震级估计P波

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    日本地震预警系统研究综述

    宝音图王鹏翔徐茂臣川濑博...
    72-82页
    查看更多>>摘要：为深入了解日本地震预警系统在防震减灾中的有效应用,本文首先,介绍了日本地震预警系统的研究现状,包括铁路地震预警系统、陆域和海域地震预警系统以及长周期地震预警系统;其次,阐述了预警发布标准、发布方式和发布后的避险措施,总结了地震预警的特点、局限性和注意事项,讨论了我国在地震预警系统建设时遇到的问题.通过对日本地震预警系统的全面介绍和深入分析,有利于了解该系统的运行机制、应用效果以及面临的挑战,为我国地震预警事业的发展提供重要参考.

    防震减灾日本地震预警地震预警系统长周期地震动预警发布标准

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    日本浅壳与上地幔地震水平与竖向加速度反应谱比的研究

    何瑾王乐添侯瑞彬
    83-93页
    查看更多>>摘要：我国现行的抗震规范中将竖向加速度峰值设定为水平加速度峰值的 0.65,这种处理方式有时低估了竖向地震动的作用,而有时又存在冗余度.本文选用 5258 条日本俯冲带浅壳与上地幔地震记录,综合考虑谱周期和场地条件的影响,研究建立水平与竖向加速度反应谱比模型,用于针对未知地震震源和路径信息的实际工程设计.研究表明:1)地震类型和场地类别对加速度反应谱比的影响都是显著的,因此在建立反应谱比模型时,需要考虑地震类型和场地类别的影响.2)本文模型场地项系数在接近每个场地类别的平均场地周期的对应谱周期上存在峰值,这与一维场地模型的场地放大理论一致.3)本文模型与BOMMER(2011)模型整体趋势相似,而BOMMER(2011)模型的RHV在岩石、硬土和软土场地之间变化不大,该差异主要源自场地分类式不同,BOMMER(2011)基于VS30对场地分类,而VS30仅代表浅地表土层的刚度,难以全面反映场地基本特征.4)本文建立的RHV模型应用于实际的工程设计,而非专门针对某一指定地震,所以没有涵盖震源以及路径的相关信息.但模型残差分析结果表明:当具有明确地震信息时,加入震级、震源深度和断层距离的参数来能够进一步优化RHV模型.

    RHV模型场地效应水平与竖向反应谱比俯冲带浅壳与上地幔地震场地周期

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    输入基岩地震波数量对土层地震反应影响研究

    赵晶李建亮王世元李福海...
    94-102页
    查看更多>>摘要：以成都某地铁站点工程场地为例,采用一维等效线性化方法,将人工合成的不同超越概率下各 20 条相互独立的地震波作为基岩输入地震动时程,进行了土层地震反应计算,并对计算结果进行了分析研究,得出结论:1)通过对土层地震反应结果的计算分析,给出了PGA、Tg 和Sa(T)值计算结果参数的变异系数和随概率档的变化规律,并验证了上述各参数均值都服从正态分布.2)对于II级和地震小区划工作,目前业内较为普遍地采用 3 条基岩地震波作为土层地震反应计算基岩输入地震动时程的做法和现行地震安评国标的规定,至少采用 3 条基岩地震波作为输入地震动时程下限数量的规定已不能满足要求,需要增加,建议增加到最少采用 15 条基岩输入地震波,以保证地震安评工作所提供的场地设计地震动参数更加可靠.

    输入地震动时程样本数量地震动参数离散性国标下限

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    矿震机理及其次生灾害监测技术研究进展

    孟上九秦艺峰王淼孙志远...
    103-118页
    查看更多>>摘要：矿震是一种深部矿井开采必然出现的动力现象,随着煤矿开采深度增加,发生频率和影响范围呈现上升趋势,复合煤岩动力灾害频发,严重威胁煤矿安全开采,对"双碳"目标的实现造成恶劣的影响.安全、精准和可靠的监测手段是矿震灾害防治的基础与前提,微震监测系统依靠矿震波信号能够准确反映煤岩状态并且提前进行风险评价,已被广泛应用于井下矿震监测.本文围绕矿震识别、微震监测以及次生灾害预警三个方面进行综述.回顾了矿震机理与识别分类的发展过程,分析了微震监测技术的特征信号、影响因素以及制约瓶颈,按照监测目的、信号采集方式和频带区间等分类标准对微震监测技术进行了简要介绍和评述.在此基础上,通过现场案例以及实验研究分析,详细阐述了矿震作为煤岩动力灾害前兆预警信息的理论依据与初步探索.总结了当前微震监测系统覆盖区域小和矿震监测尺度需求大之间的矛盾.结合地震监测台网宏观尺度验证与微震监测的微观定位分析优势,提出了远距离非接触式矿震监测台网的想法.为未来矿震机理与前兆信息预警的发展和研究提供了新的思路.

    矿震微震监测次生灾害预警

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