竖向不规则结构抗震性能研究现状及其在设计规范中的应用

结构竖向不规则布置是导致结构地震损伤破坏的主要原因之一.介绍了建筑结构沿竖向的强度、刚度和质量不规则布置的定义、不规则的主要内容及其在地震作用下损伤破坏的特点;总结回归了钢筋混凝土竖向不规则结构地震反应需求的研究现状以及国际上典型的结构设计规范中结构竖向不规则条款的限定.针对竖向不规则结构目前的研究现状,提出了今后值得进一步加强研究的方向.      

Anomalous Geomagnetic Signal Emphasized before the Mw8.2 Coastal Alaska Earthquake,Occurred on 29 July 2021

A very strong earthquake of magnitude Mw8.2 struck the coastal zone of Alaska (USA), on 29 July 2021. This earthquake was felt around the Gulf of Alaska, on a wide offshore area belonging to USA and Canada. In order to identify an anomalous geomagnetic signal before the onset of this earthquake, we retrospectively analyze the data collected on the interval 17 June–31 July 2021, via internet, at the two geomagnetic observatories, College (CMO)—Alaska and Newport (NEW)—USA, by using the polarization parameter (BPOL) and the strain effect related to geomagnetic signal identification. Thus, for both observation sites (CMO and NEW), the daily mean distribution of the BPOL and its standard deviation (STDEV) are carried out using an FFT band-pass filtering in the ULF range (0.001–0.0083 Hz). Further on, a statistical analysis based on a standardized random variable equation is applied to emphasize the following: (a) the anomalous signature related to Mw8.2 earthquake on the both time series BPOL*(CMO) and BPOL*(NEW); (b) the differentiation of the transient local anomalies associated with Mw8.2 earthquake from the internal and external parts of the geomagnetic field, taking the NEW observatory as reference. Finally, on the BPOL*(NEW-CMO) time series, carried out on the interval 7–31 July 2021, a very clear anomaly of maximum, greater than 1.2 STDEV, was detected on 22 July, with 7 days before the onset of the Mw8.2 earthquake.     

一个关于高柔结构顺风向抗风设计中考虑地震作用组合的概率模型及求解

基于概率方法建立了高柔结构顺风向抗风设计中,考虑地震作用组合的总水平荷载的计算模型并进行了求解．在基于Turkstra准则的具体组合分析中,考虑了风和地震作用作为离散随机过程的发生概率以及风速和地面加速度的概率分布特征,并按照随机变量及相应函数的概率密度关系,得到了风和地震作用的概率密度分布．后利用卷积方法,分析探讨了结构抗风设计中地震作用的组合,并给出了实际的高柔结构算例．该研究反映对于水平荷载由风荷载起控制作用的高柔结构,最大水平荷载验算中,考虑风和地震作用后组合的总荷载可能较抗震设计中考虑了风荷载组合的结果更为不利．     

预警的概念及相关物理问题

预警是现代社会减轻自然灾害的工作中最重要的物理概念之一,也是在预测/预报的物理问题没有得到解决的情况下最具实际意义的技术之一.文章介绍了与预警有关的概念和物理问题,包括预报和预警的概念,现地预警和异地预警,讨论了不同领域的预警技术中共同的物理问题,包括“有限传播”原理、“连锁效应”原理、“相似放大”原理,以及实际工作对预警系统的主要技术要求.     

线性时滞系统的离散最优控制

介绍了对线性时滞系统进行最优控制的设计,将具有时滞控制的线性系统离散后引入增广状态向量。获得不显含时滞的差分方程,根据时滞量的两种分类情况采用连续和离散形式的性能指标函数导出了最优控制律。控制律包含当前状态和此前若干步状态向量的叠加,最优控制律直接从时滞方程中得到,可保证系统的稳定性,此方法亦适用于大时滞的情况。数值算例验证了控制策略的有效性。     

从弹簧滑块到地震预测:BK模型今昔谈

Burridge-Knopoff弹簧－滑块模型作为一个概念性的地震模型，自1967年提出以来一直为地震学家和物理学家所关注，对BK模型的研究成为物理学与地震学之间的一个活跃的交叉领域，BK模型的一些性质，例如确定性浑沌，自组织，孤立波，等等，能够为理解地震的性质和解决地震预测问题提供有用的线索，BK模型与目前的一些悬而未决的复杂性物理问题的联系，使它不仅对地震研究，而且对更普遍的多体系统问题的研究，都有重要的影响。     

单自由度"加层"减震结构地震作用取值的复模态法

运用复模态方法,以我国现行设计反应谱为基础,对单自由度TMD和“加层”减震结构地震响应及地震作用取值问题进行了系统研究。首先用复模态法将非经典阻尼非对称结构运动方程解耦,然后运用随机振动理论获得结构的动力响应解析式,并建立将结构分解为一系列等效单自由度体系的一般方法,继而利用等效单自由度体系与反应谱的对应关系,确定结构动力响应表达式中各参数的取值,建立结构基于反应谱的设计响应及其等效静态地震作用的设计方法,并给出了算例,从而建立了非经典阻尼非对称结构基于反应谱的地震作用取值的一整套方法。     

论地震发生机制

地震发生的物理机理和过程是还没有认识清楚的问题. 此前人们将浅源地震归因于弹性回跳,根据这一观点和岩石实验结果计算得到的地震能量与实际观测结果有很大矛盾,被称之为“热流佯谬”. 中源和深源地震发生在地幔区域,其成因也没有合理的解释. 考虑到地壳和地幔是离散集合态物质体系及其慢动力学运动行为的基本特点,本文根据物理学原理,特别是近年凝聚态物理发展出来的相关新观念,并依据已有观测事实,从新的视角探究地震发生的物理机制. 1) 关于地壳岩石层中的应力分布:在不考虑构造力时,依据万物皆流的流变学原理,原始地壳岩石在自重压强长时间作用下,纵向和横向应力相同,没有差应力. 大地构造力推动岩块滞滑移动挤压断层泥,施加于其他岩块,逐渐传递和积累. 这种附加的横向构造力与原始岩石中应力叠加,形成地壳岩石层中的实时应力. 由于断层泥属于颗粒物质体系,具有与岩石不同的力学特征,其弹性模量比岩石小得多,且随压强而增大,导致构造作用力随深度非线性增大. 给出了地壳中构造应力分布及其变化规律. 2) 关于地壳岩石层强度:地壳岩石的自重会使岩石发生弹性–塑性转变. 通过对弹性–塑性转变深度的计算,并根据实际情况分析,给出了地壳岩石弹性、部分塑性和完全塑性三个区域的典型深度范围. 在部分塑性区,塑性体比例达到约10%以上时,发生塑性连通,这时岩石剪切强度由塑性特征决定. 塑性滑移的等效摩擦系数比脆性破裂小一个数量级以上,致使塑性滑移时岩石剪切强度比脆性破裂小得多. 同时,随深度增大,有多种因素使得岩石剪切屈服强度减小. 另一方面,地震是大范围岩石破坏,破坏必然沿薄弱路径发生. 因此,浅源地震岩石的实际破坏强度必定比通常观测到的岩石剪切强度值低. 给出了地壳岩石平均强度和实际破坏强度典型值随深度的分布规律. 3) 关于地震发生的条件和机制:地震发生必定产生体积膨胀,只有突破阻挡才可膨胀. 地震发生的条件是:大地构造力超过岩石破坏强度、断层边界摩擦力以及所受阻挡力之和. 因此,浅源地震是岩石突破阻挡发生的塑性滑移. 在此基础上提出了浅源地震发生的四种可能模式. 深源地震是冲破阻挡发生的大范围岩块流. 浅源地震和深源地震都是堵塞–解堵塞转变,是解堵塞后岩石层块滑移或流动造成的能量释放. 4) 关于地震能量和临震前兆信息:地震能量即为堵塞–解堵塞转变过程释放的动能. 以实例估算表明,地震岩石滑移动能与使岩块剪切破坏和克服周围摩擦阻力所需做的功相一致,不会出现热流佯谬. 同时指出,通过观测地震发生前构造力的积累过程、局域地区地质变迁以及岩石状态变化等所产生的效应,均可能获得有价值的地震前兆信息. 关键词： 地震发生机制 热流佯谬 地壳岩石应力和强度 堵塞–解堵塞转变     

Kaniadakis Functions beyond Statistical Mechanics: Weakest-Link Scaling,Power-Law Tails,and Modified Lognormal Distribution

Probabilistic models with flexible tail behavior have important applications in engineering and earth science. We introduce a nonlinear normalizing transformation and its inverse based on the deformed lognormal and exponential functions proposed by Kaniadakis. The deformed exponential transform can be used to generate skewed data from normal variates. We apply this transform to a censored autoregressive model for the generation of precipitation time series. We also highlight the connection between the heavy-tailed κ-Weibull distribution and weakest-link scaling theory, which makes the κ-Weibull suitable for modeling the mechanical strength distribution of materials. Finally, we introduce the κ-lognormal probability distribution and calculate the generalized (power) mean of κ-lognormal variables. The κ-lognormal distribution is a suitable candidate for the permeability of random porous media. In summary, the κ-deformations allow for the modification of tails of classical distribution models (e.g., Weibull, lognormal), thus enabling new directions of research in the analysis of spatiotemporal data with skewed distributions.     

升船机结构抗震可靠度分析中若干问题的探讨

本文基于结构随机振动理论和首次超越破坏机制，以某大型升船机建筑结构为背景，应用三维有限元方法，首先对升船机建筑结构的随机地震反应问题进行了计算。在此基础上，对在不同地震烈度下大型升船机建筑结构的抗震可靠度及界限值的随机性对结构抗震可靠度的影响等问题进行了分析，探讨了基于Poisson过程假定和基于Markov过程假定的可靠度在不同地震烈度下的适用性、以及确定性界限和随机性界限对可靠度结果的影响等问题，得到了一些有应用价值的结果。最后，对在8、9度地震烈度下大型升船机建筑结构抗震可靠度分析模型的选用提出了建议。