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建筑结构强震观测记录分析与应用

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作者公茂盛,周宝峰,左占宣

出版社地震出版社

ISBN9787502853815

出版时间2020-01

装帧平装

开本16开

定价100元

货号11360394

上书时间2024-10-22

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品相描述：全新
商品描述
作者简介
公茂盛，男，1976年6月出生，山东省沂南县人，博士，中国地震局工程力学研究所，研究员。主要从事结构参数识别、结构损伤评估、强震记录应用等方面研究。主持各类科研项目20余项，表论著60余篇，荣获科技奖励7项。

目录
第一章 概论
1．1 引言
1．2 结构强震观测意义
1．3 结构强震观测任务
1．4 结构强震观测发展历程
1．4．1 美国结构强震观测发展
1．4．2 日本结构强震观测发展
1．4．3 中国结构强震观测发展
1．5 小结
参考文献

第二章 结构强震观测台阵布设
2．1 引言
2．2 强震观测仪器发展
2．2．1 传统强震仪
2．2．2 新型MEMS强震仪
2．3 建筑结构观测台阵布设原则
2．3．1 建筑结构观测台阵总体规划
2．3．2 单体建筑结构观测台阵布设
2．4 典型结构强震观测台阵
2．4．1 基础隔震建筑结构观测台阵
2．4．2 土-结构相互作用观测台阵
2．4．3 层间相对位移观测台阵
2．4．4 特殊功能观测台阵
2．5 小结
参考文献

第三章 结构强震观测记录处理方法
3．1 引言
3．2 结构强震记录常规处理
3．2．1 结构强震记录滤波
3．2．2 结构强震记录积分运算
3．2．3 结构强震记录处理步骤
3．2．4 结构强震记录积分算例
3．3 傅里叶分析
3．3．1 傅里叶变换
3．3．2 离散傅里叶变换
3．3．3 傅里叶变换应用实例
3．4 希尔伯特-黄变换
3．4．1 经验模态分解和固有模态函数
3．4．2 希尔伯特变换和希尔伯特频谱
3．4．3 HHT方法优越性
3．4．4 HHT应用实例
3．5 ARX模型分析
3．5．1 ARX模型介绍
3．5．2 ARX模型应用实例
3．6 RARX模型分析
3．6．1 RARX模型介绍
3．6．2 RARX模型应用实例
3．7 小结
参考文献
……

第四章 结构强震观测记录分析
第五章 结构强震观测记录应用
第六章 结构强震观测发展趋势

内容摘要
1.1 引言

工程结构强震观测，也称为结构强震动观测、结构地震反应观测或结构地震反应监测，是指通过在实际工程结构上布设强震仪等观测仅器及设备，获取与记录结构在地震中的真实地震反应。通过对结构实际地震反应记录分析，人们可以直接了解结构在强震作用下反应特征和破坏机理，研究与评价结构抗震性能，从而有针对性地改进结构抗震设计理论、技术与方法。某种意义上讲，工程结构强震观测是结构抗震设计理论与技术发展的重要基础之一，正因为如此、世界范围内地震多发国家对结构强震观测工作给予了高度重视，在地震易发区城及地震高风脸区，建设了大量结构强震现测台阵，以期在未来地震中获得结构实际地震反应记录。本章主要闸述了结构强震观测的重要意义以及主要工作任务，回顾了结构强震观测的发展历程。

1.2结构强震观测意义

布设工程结构强震观测台阵、开展结构强震观测的重要目的之一是，利用结构强震观测台阵获取的结构实际地震反应记录，分析、理解和掌握各类工程结构在强震作用下的反应特征、损伤机理及破坏规律。分析所得结果一是用来确定结构经历地震后的安全状态，确认结构经历地震后能否正常使用、修复后使用或不可修复，即为结构震后安全鉴定及震后修复提供参考依据；二是用来检验和验证结构抗震设计与建造技术合理性和科学性，并以此为基础改进结构抗震分析技术，完善抗震设计方法，从而提高工程结构抗震能力，减轻未来地震中经济损失与人员伤亡。此外，还可以利用工程结构强震观测台阵，开展地震灾害评估和地震震害信息收集工作，可以更为科学地对大地震震害进行全面评估，用以指导震后应急救援和烈度评估等工作。因此，结构强震观测对于提升工程结构抗震能力、减轻地震灾害损失等具有十分重要的理论意义和实用价值。

具体来说，工程结构地震反应观测系统一旦在地震中尤其是强烈地震中获得反应记录，工程技术人员便可以根据结构实际地震反应记录情况，了解和分析各类结构在强震作用下的反应特征、损伤机理与破坏规律，确定地震作用下的结构反应和导致破坏的数学物理模式，判断工程结构是否发生了破坏与破坏水平以及经历过地震的结构是否还能经受得住未来的地震考验，并用于完善工程结构抗震设计理论，改进工程结构抗震设计方法。除此以外，一些大型、复杂的工程结构在建立理论分析计算模型时都做了一些简化和假设，这些假设和计算模型是否合理也需要采用实际工程结构地震反应进行检验，以保证未来结构计算分析与抗震设计的可靠性和合理性。

特别近些年来，国内外发生了多次强烈地震，造成了大量工程结构破坏与倒塌，并由此导致了大量人员伤亡和巨大经济损失。工程结构在地震中的损伤破坏程度，主要由两个因素

控制，一是地震中地面震动的强度，地面震动强度越大，结构破坏往往越严重：二是工程结构本身的抗震能力，结构抗震能力越差，结构在地震中越容易发生破坏，实际中人们很难控制或预测未来地震中地面震动的强弱，因此减轻工程结构地震破坏及由此带来的地震灾害损失主要途径只有依靠提高工程结构本身的抗震能力。而提高工程结构抗震能力，首先要掌握工程结构地震反应特征及损伤破坏机理，才能有针对性地改进抗震设计技术，完语抗震设计方法。特别是工程结构一旦在大地震中获得了结构地震反应记录数据，相当于对结构开展进行了一次原型结构振动试脸，反应记录数据中包含着大量结构特性、结构损伤和结构抗震性能等方面信息。因此，对工程结构进行地震反应观测，并研究结构在实际地震中的反应过程与破坏特征，是提高工程结构抗震分析和设计水平，进而减轻地震灾害的一种非常有效的手段。

鉴于工程结构强震观测的重要性，世界受到地震威胁较为严重的国家越来越重视结构强震观测台阵的建设工作，已经成为世界多地震国家防震减灾的重要组成部分。目前工程结构强震观测也正在向着观测技术智能化、观测目标精细化、台阵建设低成本化以及台阵观测多功能化等方向发展，成为国际地震工程领域重要发展方向之一。

1.3结构强震观测任务

直到目前为止，工程结构强震观测仍是人们了解和掌握工程结构在强地震作用下反应性态的最直接手段之一结构强震观测主要任务是通过在建筑房屋、水库大坝、大型桥梁、核电站、海洋平台及生命线工程等各类重要和典型工程结构上布设强震仪器，获取各类工程结构物或构筑物在未来真实地震中的反应记录，为各类工程结构抗震设计、震害评估与安全鉴定、震后加固与修复等工作提供重要参考和依据。其主要工作任务包括：选择典型工程结构作为观测对象，一般选择典型和重要的工程结构；针对选择的工程结构开展分析或测试，确定观测台阵中传感器类型、测点布设位置；定期对布设的结构观测台阵开展维护，保证其正常运行功能；结构观测台阵在地震中获得结构反应记录后，及时处理和发布这些记录，为科研和工程技术人员提供研究基础数据。

除了结构地震反应记录以外，与结构地震反应数据密切相关的其他基础资料和数据，也需要及时收集和处理，如工程结构原始设计与建设资料、结构所在位置的场地信息与特征资料、地震中受损情况等等。完整的结构地震反应观测资料，至少可以为以下研究或工作提供最为重要的基础资料，这也是结构地震反应记录的后期应用范畴：

（1）分析工程结构整体和局部地震反应非线性行为，探索结构地震损伤与破坏机理，检验结构动力学模型合理性与正确性。

（2）识别与确定结构动力特性参数及其影响因素，确定结构动力学参数地震中时变特征，诊断结构地震破坏水平及损伤位置，评估震后结构安全状态。



精彩内容
人们通过在工程结构上安装强震仪等观测仪器，记录结构在地震中的真实地震反应，被称为工程结构地震反应观测，也称为结构强震动观测或结构强震观测。工程结构强震观测对于人们了解结构地震反应性态、评判结构震后安全、理解结构地震损伤机理以及改善结构抗震设计等具有十分重要的意义。工程结构强震观测包含内容有很多，包括被观测工程结构的选择、观测仪器选型与测点优化布设、结构地震反应记录的处理与分析等等。因为结构强震观测记录是结构在地震中的真实地震反应，包含了丰富的结构地震性态、结构地震损伤等信息，所以人们得到结构地震反应记录后，便可以分析和研究这些记录，从而更好地理解结构地震损伤机理，从而对结构抗震设计进行改进，或利用这些反应记录，对结构地震破坏水平进行评估，实现震后结构安全状态鉴定。所以一定程度上讲，结构强震观测是结构抗震设计方法与技术发展的重要基础，也是促进地震工程和防震减灾发展的重要途径。
  《建筑结构强震观测记录分析与应用》首先介绍了强震动观测及结构强震观测技术的发展历史，并结合世界多地震国家建筑结构强震观测现状，对结构强震观测台阵布设原则、布设方法及典型的结构强震观测台阵进行了论述。然后对目前常用的结构强震观测记录数据处理技术与方法进行了阐释，对每一种方法均给出了应用实例，并通过一个高层结构和一个隔震结构强震观测记录处理，完整介绍了结构强震观测记录数据的处理流程及结构地震反应特征与结构参数分析过程。最后着重介绍了结构强震观测记录在几个方面的具体工程应用，并简要展望了工程结构强震观测及观测记录数据应用等方面几个重要发展趋势。
  需要说明的是，在结构强震观测记录分析与处理方法部分，《建筑结构强震观测记录分析与应用》没有给出复杂的公式推导，只阐明了各种强震观测记录处理方法的基本原理及简单过程，并给出了具体的应用分析实例，使相关科研或工作人员能够直观了解技术与方法所得结果，遇到类似工程问题可以参考采用或选择什么方法处理和解决。
  《建筑结构强震观测记录分析与应用》虽然只讨论了建筑结构强震观测记录分析与处理，但其中涉及技术与方法，对于其他类工程结构的强震观测记录，如桥梁工程、大坝工程等，也是同样适用的。

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