2018 年 12 月 11 日
最新科研成果
研究亮点:条件均值谱及条件谱构建技术及应用实例
发布时间:2018/11/14

研究背景:

2011年国外学者提出了同时考虑目标结构特性和设定地震危险性水平的条件均值谱(CMS,conditional mean spectrum)概念:从目标结构特性出发将某地震危险性水平下的UHS谱分解为若干CMS谱的组合。条件均值目标谱的物理意义更明确,同时考虑了结构特性和地震危险性,谱型也更接近目标危险性水平下的真实地震动,在条件均值谱的概念基础上,如果希望实现对结构在某地震危险水平下的响应估计,需要构建对应的条件谱(CS,conditional spectrum)。

虽然条件谱的概念得到了国内外不少学者的关注和青睐,但其与我国目前地震安全性评价思路上存在较大的衔接问题而无法推广。温瑞智课题组针对这些问题做了大量研究工作,包括前期的中国强震记录地震动参数相关系数矩阵计算,安全性评价PSHA结果的设定地震解耦流程等。

 研究方法及结果:

温瑞智课题组与蒙特利尔工学院(Ecole Polytechnique de Montreal)的Najib Bouaanani教授开展深入合作,给出了以我国安全性评价工作为基础的CMS/CS完整计算流程与计算实例。并且从地震危险一致性的角度对最终选波结果进行验证,具体成果如下:

(1)首先从我国安全性评价的已有的概率危险性分析结果出发,讨论了同时考虑震级,距离和地震动离散性的设定地震解耦,中国谱相关系数矩阵,及衰减关系选择等技术要素,以中国实际安全性评价案例为基础,构建了对应的记录选取条件均值目标谱(CMS)和条件谱(CS)。将其与一致概率谱进行对比后发现,一致概率谱在非目标周期处偏于保守,不仅可能造成不必要的浪费还影响了谱形的真实合理。

(2)采用最小二乘法得到了均值较好匹配CMS谱的选波结果;基于拉丁超立方抽样技术构建符合CS多元正态分布的模拟谱,然后两步筛选匹配后,采用贪婪优化技术进行结果优化,得到了较好匹配均值和标准差的记录选取结果。

 (3)基于不同条件目标周期点(T*=0.01 s, 0.2s, 0.5 s, 1.0 s,2.0 s)的CS分布下的选波结果两两计算彼此的超越概率曲线,并以安全性评价中地震概率危险性分析结果得到的地震危险曲线作为基础进行对比,结果表明,即使是相关性较低的周期点0.01s和2.0s,依然可以保证计算得到危险水平较一致的超越概率曲线,且与PSHA插值得到的目标曲线吻合程度很好。从地震危险一致性的角度验证了本文选波结果的优越性。


1 中国条件(均值)谱构建及记录选取一般流程


2M-R-ε3D解耦结果:场址1a)(b);场址2c)(d

3基于条件谱的30条强震记录选取结果:场址1((a)、(b))和场址2((c)、(d))

4基于条件谱的30条强震记录选取结果:场址1((a)、(b))和场址2((c)、(d))


          该成果发表在国际权威期刊《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.)(*通讯作者)。