主管:中国地震局

    主办:中国地震局兰州地震研究所
              清华大学
              中国地震学会
              中国土木工程学会

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    主编:王兰民

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    ISSN 1000-0844

    CN 62-1048/P

    信息公告
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    • 《地震工程学报》(China Earthquake Engineering Journal)溯源创刊于1979年,由原《西北地震学报》更名改版而来。被国内《CNKI 中国期刊全文数据库》、《万方数据—数字化统期刊群》、《中国科技论文与引文数据库》、《中文科技期刊数据库》(全文版)和《CEPS 中文电子期刊服务》等收录。
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      地震研究
      • 西秦岭北缘断裂带土壤气定点监测与初步结果分析

        高曙德,赵洁,王爱国,张向红,曹玲玲,张昱,武善艺,苏小忠,杨超

        2021,43(5):1001-1007, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1001

        摘要:

        根据前人对西秦岭北缘断裂带上历史地震及古地震复发周期和离逝时间等的综合研究,得出该断裂存在发生强震的较大潜在风险,因此加强对该断裂现今构造活动的定点监测和地震预测预报具有重要现实意义。据此,根据断裂逸出气体测项剖面浓度分布(变化)特征,在西秦岭北缘断裂带(天水段)上新建3个断层土壤气连续观测站,开展断层气(H2、CO2、Rn、CH4)浓度观测,分析断裂带不同段深部气体特征的空间差异及其随时间的变化特征,监测甘东南地区应力调整与地震活动。初步观测资料分析表明:在正常情况下其背景值比较稳定,且同一测项在不同测点变化形态具有相似性、同步性,说明观测资料真实可靠,并具有可比性。各测点出现测项同步异常变化时,可能反映了区域应力调整及变化状态,对震情跟踪和地震预测提供参考判据。

      • 新疆地区区域应力场特征及强震间库仑应力变化探讨

        刘方斌,古丽孜娜提·依德热斯,曲均浩

        2021,43(5):1024-1036, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1024

        摘要:

        首先利用新疆地区自1900年以来的828个MS≥3.0地震的震源机制解,采用区域应力张量阻尼反演方法获得新疆地区区域应力场特征,结果显示新疆地区区域应力状态大多数地震为逆断和走滑性质,最大水平主压应力优势方位近SN向,伴有局部地区的拉张和剪切作用。然后根据区域应力场特征及区内强震空间分布特征,划分为天山地区、喀什—乌恰地区以及昆仑—阿尔金三个地区,并对区内强震间的库仑应力变化进行计算。得出天山地区强震对后续地震的发生几乎影响不大,个别地震存在延缓发生的现象;喀什—乌恰交汇区是强震多发区,且震中位置分布较密集,地震之间触发或延迟作用明显;昆仑—阿尔金地区除2008年于田地震对2014年于田地震的发生有一定的触发作用外,其他地震之间的影响作用不大。最后,计算强震对周边断层的库仑应力变化,结果发现博罗科努断裂西侧中段、卡兹克阿尔特断裂西段、木吉断裂西段以及和田断裂西段不同程度的库仑应力增加,具有一定的地震危险性。

      • 九寨沟MS7.0地震前地磁异常

        宋成科

        2021,43(5):1037-1044, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1037

        摘要:

        分析距离九寨沟MS7.0地震震中分别为65 km、254 km和238 km的松潘地磁台、成都地磁台和天水地磁台2017年连续观测结果,发现九寨沟地震前,松潘地磁台出现异常变化,主要表现为2017年5月开始,松潘地磁台长时间垂直分量累积变化量达40 nT。短时间内也存在地磁场突变,最高可达10 nT,而成都地磁台和天水地磁台地磁场无明显异常。通过对观测数据的详细检查发现松潘地磁台很多观测日的最后一个观测值与后一观测日的第一个观测值相差超过1 nT,因此认为九寨沟地震前观测数据的异常是由观测系统异常导致。对三个台站地磁场垂直分量日变化的统计分析发现垂直分量在不同时段相关性保持一致,说明地震前短时间内不存在地磁垂直分量的明显异常变化,三个台站地磁场日变化的差异是由地下介质性质不同导致。岩石圈磁场在震中西侧区域出现正负异常交替现象,这可能与九寨沟地震的孕育有关。

      • 甘加盆地西缘断裂带发现新活动证据

        陆诗铭,王爱国,文亚猛,张波

        2021,43(5):1045-1053, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1045

        摘要:

        甘加盆地位于西秦岭北缘断裂带西端,盆地西缘发育了三条近南北向的断层(东支、中支、西支),表现为西高东低的弧形地貌阶梯带。基于高分辨率卫星遥感影像解译、地质地貌调查、UAV航拍测量、剖面清理与14C测年等工作,对甘加盆地西缘断裂带进行综合研究,发现该断裂带第四纪晚期有新活动。断层新活动在地貌上表现为不同级别的断层陡坎、阶地与洪积台地断错以及冲沟与阶地右旋等特征。断层剖面与擦痕揭示,该断裂带具右旋逆冲性质,断层断错最新地层为全新统。根据测量与测年数据,初步估算甘加盆地西缘断裂带西支全新世中期以来的平均水平右旋滑动速率为0.89 mm/a,平均垂直滑动速率为0.30 mm/a。

      • 汶川地震频次场异常特征分析

        马禾青,杨明芝,罗国富

        2021,43(5):1054-1061, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1054

        摘要:

        地震频次场是描述地震发生频次时空特征的一种数学方法。将2008年5月12日汶川8.0级地震震中附近区域(30.0°~33.0° N、101.5°~105.5° E)作为研究对象,以自然正交函数展开方法分析频次场典型场时间因子的时间变化特征。当取前8个特征值对应的典型场时,拟合精度可达0.936 8;其中6个典型场显示有异常变化,占总场比重的0.691 1;异常出现时间最早在2004年9月,即震前3年7个月,最迟在震前1个多月,表现出短临异常特征。研究结果表明利用地震频次场方法能够较为理想地提取汶川8.0级地震震前异常。

      • 河北无极井同震响应特征分析

        董博,纪春玲,周安聘,张环曦,赵雨晨,李凤,章阳,王时

        2021,43(5):1077-1086, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1077

        摘要:

        小波变换得到河北无极井水位震前异常明显,异常一般出现在震前3个月内,对2011—2018年河北无极井数字水位分钟值数据及全球M≥5.0地震资料进行分析,结果表明:无极井对全球M≥7.0地震具有较好的同震响应能力,对不同地震的响应形态均表现为震荡型的水震波;井-含水层观测系统、地震震级、井震距是影响水震波记录效果的重要因素;震源机制类型可能会影响井孔记录水震波的效果。对水震波与地震波关系进一步分析表明:引起水位同震响应的地震波中R波引发的水位变化幅度最大;小波变换得出大震前水位细节分析存在明显的高频异常信息,震后效应明显。综合分析前人对水位震荡的机理研究,并结合无极井具体情况对其相关机理进行初步探讨。

      • 利用宁波水文地质监测井网建设地下流体前兆台阵的试验研究

        李慧峰,钟羽云,李志海,袁宝珠,李蒙

        2021,43(5):1103-1111, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1103

        摘要:

        从宁波水文地质监测井网中遴选了北仑井和慈溪井进行水位和水温试验性观测,分析计算水位的气压效率、降雨载荷效应和潮汐因子,并与同处于宁波盆地映震效果较好的庄市井的相应参数进行对比。结果表明:(1)3口水井的水位变化在时间上和空间上均有很好的相关性,水位异常动态与其影响因素之间存在很好的成因上的关联;(2)慈溪井的降雨载荷系数比庄市井和北仑井的大约小一个量级,这可能与慈溪井位于1960年代围海造田的滩涂地有关;(3)水井网均位于含有多个含水层的宁波盆地,为在同一构造中开展不同含水层观测和基础研究提供了可能,可以从井网中遴选出合格的地震前兆监测井,用于建设宁波盆地地震前兆流体台阵。

      • 山地小城市避震疏散通道通行能力评估及选择研究——以昆明东川城区为例

        马程伟,王培茗,张堃

        2021,43(5):1112-1122, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1112

        摘要:

        安全快速的避震疏散通道是新时代背景下提高城市抗灾韧性水平的基础保障,灾时充分发挥避震疏散通道的可靠性和时效性将减轻城市人员伤亡。选取山地小城市昆明东川城区为研究区域,通过系统分析避震疏散通道影响因素,对灾后避震疏散通道的通行能力进行评估,基于ArcGIS建立人口集聚点与避震疏散场所(OD)的归属关系,并在此基础上通过遗传算法进行多条避震疏散通道选择研究,为城市抗震防灾规划提供参考。结果表明:东川城区震后不满足疏散要求的通道主要为城市周边的乡村内部道路及部分老城区道路;避震疏散场所存在服务盲区,新城部分小区缺乏疏散通道与避震疏散场所相连接;部分选择的路径虽满足灾时避震疏散要求,但耗时较长,灾时应优先考虑OD之间的最短路径。

      地震工程
      • 季冻区砂性土堤防水分场温度场及水分迁移试验研究

        黄荣富,张宝磊,史翰超

        2021,43(5):1129-1133, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1129

        摘要:

        以黑龙江干流堤防工程实际环境为研究基础,依托水分迁移试验装置,测试了干流堤防典型砂性土试样在冻融循环下的温度场、水分场、应力场的分布情况。结果表明:堤顶混凝土公路破坏与堤身不均匀沉降有关,温度变化引起堤基含水率出现梯度变化,从而出现应力场变化,且温度梯度含水率梯度呈线性关系。地基稳定冻结深度达到1.12 m。结合实测数据建立季节性冻土区堤防基础的水、热、力三场耦合模型,最后利用ANSYS有限元分析软件进行模拟分析,证明该模型在堤防工程上的实用性。

      • 考虑卸荷变形模量的坑底回弹变形计算方法

        陈晓,董建华,董和平,汤小林,田文通

        2021,43(5):1134-1141, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1134

        摘要:

        针对基坑开挖卸荷导致坑底土体回弹变形问题,考虑开挖卸荷过程中土体弹性模量随着卸荷应力路径变化的特征,推导在卸荷应力路径作用下土体变形模量的计算公式,考虑基坑的开挖为地表以下基坑开挖面处应力的变化,基于Mindlin应力解计算矩形基坑开挖卸荷引起的坑底土体附加应力,采用分层总和法计算基坑开挖引起的坑底土体的回弹变形,结合已有文献中的工程实例,采用该方法计算开挖引起的坑底隆起变形,并与实际监测数据对比分析表明,该方法能够有效预测基坑开挖引起的坑底隆起变形,能够作为基坑开挖坑底隆起变形的一种有效预测方法。

      • 季节冻土区土钉支护边坡地震反应动力特性分析

        陈兵,吴晓磊,董建华,何鹏飞

        2021,43(5):1142-1149, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1142

        摘要:

        为了更科学地评价地震荷载作用下土钉支护季节冻土边坡的抗震性能,基于热-动力理论控制方程,应用大型非线性有限元软件ABAQUS,建立带有黏弹性人工边界的地震荷载作用下土钉支护季节冻土边坡的数值模型,对比分析夏季和冬季这两个典型季节时的加速度响应、位移响应以及土钉轴力响应。结果表明:无论是夏季还是冬季,加速度峰值随着季节冻土边坡高程以及激振加速度峰值增加而增加,在夏季时刻的季节冻土边坡坡顶位置处达到最大。此外,在不同地震波峰值加速度作用下,相同位置处的位移响应峰值却有明显的不同,同一地震烈度地震波激震时,夏季的季节冻土边坡坡顶位移最大,表明地震荷载对夏季的季节冻土边坡坡顶破坏效应最为明显,土钉轴力具有高程放大效应和坡面放大效应,季节冻土边坡坡底至坡顶的土钉端部轴力峰值逐渐增大。文中数值模拟模型及结论可为制定地震荷载作用下土钉支护季节冻土边坡抗震设计提供一定的参考。

      • 大型振动台试验花岗岩相似材料配比研究

        吕艳,刁钰恒,周泽华,柴少峰,王剑昆,王祚鹏,苏生瑞

        2021,43(5):1150-1159, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1150

        摘要:

        为开展秦岭翠华山等大型花岗岩地震山崩的动力响应机制研究,研发配制用于振动台物理模型试验的花岗岩相似材料是该研究工作的基础。选取铁矿粉、石英砂、重晶石粉为骨料,石膏为调节材料,松香酒精溶液为黏结剂的相似材料配比方案,设计考虑4因素5水平的正交试验,并对试验结果进行极差分析及多元线性回归拟合,获得各因素对花岗岩相似材料物理力学性质的影响结果和相似材料配比经验方程。结果表明:花岗岩相似材料的密度随铁粉与重晶石粉占骨料比的增加而增大;随着黏结剂浓度的增加,花岗岩相似材料的抗压强度、弹性模量及黏聚力均显著增大;随着石膏含量的增加,密度、抗压强度及内摩擦角均减小。该试验得到的相似材料配比经验方程可以较好地为花岗岩相似材料或其他相似材料的配制提供参考。

      • 基于SOILQUAKE软件方法的厚层淤泥场地设防地震动参数确定探讨

        夏峰

        2021,43(5):1160-1167, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1160

        摘要:

        以天津滨海某厚层淤泥场地为例,分别采用等效线性化法(LSSRLI-1)和新一代土层地震反应分析SOILQUAKE软件方法在场地危险性计算确定的不同设防水准地震动输入条件下进行了建模土层地震反应计算。计算结果表明:(1)对厚层淤泥软弱场地,与新版区划图结果相比等效线性化法可能会低估场地地震作用,甚至是低估场地设防烈度;(2) SOILQUAKE软件方法在软弱场地设计地震动参数确定时仍能体现一定的放大作用,尤其是强地震动作用下,克服了等效线性化方法在软弱场地计算时出现的设计谱明显矮、宽现象,与当前认识相一致,为软弱场地重大工程设防参数确定提供了参考;(3) SOILQUAKE软件方法在软弱场地设计地震动参数确定较新版区划图结果设防标准有大幅度提高,考虑到相关抗震设防规范的协调性,还需进一步对其他类型软弱场地进行大量强震记录输入计算检验,以便更好的工程应用。

      • 基于IDA的套箍加固拱上立柱抗震性能评估

        唐堂,钱永久,王磊

        2021,43(5):1168-1175, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1168

        摘要:

        以德阳金花大桥为工程实例,结合拱上立柱的实际震害,利用地震作用下的非线性计算模型,建立基于IDA的钢筋混凝土套箍加固拱上立柱抗震性能评估分析方法。通过分析表明,剪跨比对拱上立柱的抗震性能影响显著,高剪跨比立柱抗震性能相对较差,在地震作用下拱上立柱为易损构件;套箍加固拱上立柱的抗震性能提高明显,易损性显著降低,延性亦有一定程度改善。分析结果与震害调查具有一致性,可为拱上立柱抗震评估提供参考。

      • 金属橡胶支座剪切性能试验研究

        杜骞,夏修身

        2021,43(5):1176-1182,1196, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1176

        摘要:

        针对一种金属橡胶支座,研究其剪切性能。进行3种压应力下的拟静力试验,分析竖向压力和水平剪切变形对支座剪切性能的影响;以试验数据为基准,建立支座剪切性能与压应力之间的相关性经验公式,提出能够近似模拟试验曲线的三线性恢复力模型。试验研究表明,随着支座剪切变形的增大,支座等效刚度及耗能增大,等效阻尼比减小,屈服力基本保持不变,滞回曲线由梭形逐渐变为反S型,当剪切应变大于25%时支座出现刚度硬化现象;随着支座压应力增大,支座的耗能、屈服力、等效刚度及等效阻尼比均增大。

      • 基于实测记录分析场地因素对海底地震动特性影响

        陈宝魁,王博为,田钦,胡思聪

        2021,43(5):1183-1189, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1183

        摘要:

        目前基于海底实测记录的分析发现海底与陆地地震动特性存在明显差异,但难以进一步确定海底地震动特性的影响因素。在以往研究的基础上对比同次地震中相邻海底台站间地震动特性的差异,并分析造成差异的原因。以日本K-NET地震台网中6个海底强震台站及其相邻不同场地条件陆地台站监测的8次强震记录为研究对象,通过分析强震记录的峰值加速度、水平放大系数谱、竖向与水平反应谱的比谱等,对比分析不同海底台站地震动的特性,以及海底台站与相邻不同场地条件陆地台站地震动特性的差别。研究发现:(1)海底与陆地竖向地震动存在明显差异;(2)不同海底台站间地震动特性亦存在较大差异和明显的规律性,海底场地条件、地形等场地因素对海底地震动特性的影响较大;(3)海底水平向地震动反应谱的特征周期较大,谱特性介于陆地中硬土与软土场地间。

      • 试样厚度对室内测定黄土湿陷性指标的影响

        王丽琴,刘鑫,王正,李仑,狄圣杰,李凯宇

        2021,43(5):1190-1196, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1190

        摘要:

        湿陷性是黄土的特殊工程性质,为研究试样厚度对室内测定黄土湿陷性指标的影响,对西安某地深1~20 m内不同深度采取的黄土,利用常规高压固结仪及改造的固结仪,进行了厚度分别为2 cm与8 cm试样的湿陷试验。对比分析各深度土层2 cm试样和8 cm试样的室内湿陷试验的结果,表明:土层湿陷性较弱或压力较小时,不同厚度试样所得的湿陷系数相差不大;土层湿陷性较强时,随着压力的增大,两者的差异越来越大,同一压力下8 cm试样所得的湿陷系数大于2 cm试样所得的值。黄土的湿陷性越强,试样厚度对试验所得湿陷性指标(湿陷系数、自重湿陷系数、湿陷起始压力)的影响越大,此结论为室内湿陷试验适当调整试样厚度提供了依据。

      • FRC框架结构的损伤程度控制及性能评估

        陆婷婷,梁兴文

        2021,43(5):1197-1207, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1197

        摘要:

        为研究纤维增强混凝土(FRC)框架结构体系预期损伤部位的损伤程度控制和性能评估方法,采用ABAQUS有限元软件对该框架结构模型进行动力时程分析。针对该结构体系,研究其各种性能水准极限状态的定性描述和量化方法,并进行结构抗震性能评估。研究结果显示,预期损伤部位采用FRC材料,可以减小RC框架结构的层间残余侧移角、柱端截面最大转角和柱截面最大残余转角,可以控制整体结构和构件的损伤程度。给出FRC框架结构在不同性能水准下分别以柱截面转角、层间侧移角和层间残余侧移角为性能指标的限值。综合考虑FRC材料的特性和仿真结果的分析,建议选用层间残余侧移角进行性能评估更为合理。考虑8倍板厚翼缘宽度,柱梁抗弯承载力比达到1.2,FRC框架结构在8度设防烈度对应的地震作用下可达到性能等级D。

      • 不同加载方式下黄土累积变形特征研究

        车高凤,钟秀梅,马金莲,柴少峰,王平

        2021,43(5):1208-1213,1243, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1208

        摘要:

        土体动力特性主要与其受力状态、土体加载类型、试验控制方式以及荷载等参数有关。以往非饱和黄土累积变形试验研究通过单向动应力加载方式开展相关研究,并不能真实反映土体受力状态。现运用WF-12440型动三轴-空心圆柱扭剪试验系统,通过单向荷载和双向荷载两种不同的动应力加载方式,进行黄土的长期重复载荷试验,对比不同动应力加载方式对非饱和黄土累积变形发展特征的影响。试验结果发现:黄土在单向荷载或双向荷载作用下,其软化指数均随着循环次数的增加,呈非线性减小的趋势,在相同循环振次时,土体软化指数随着动应力幅值的增大而减小;黄土在不同加载方式作用下,软化指数减小速率在循环振次100次以内较快,后期随振次增加,土体软化速率逐渐趋于平稳;黄土在双向荷载作用下,当轴向动荷载较小时,径向荷载的施加,将加速黄土的软化程度,随着轴向动荷载的增大,径向荷载对黄土软化的影响逐渐减弱,其对于黄土变形的影响存在一临界轴向循环动应力。本研究的开展,可更准确地进行不同荷载耦合变化下,黄土场地震陷评估或路基土体变形计算,实现有效控制路基的整体稳定和工后沉降量,以期根据路基土参数预测后期沉降,极具重要的科研和工程意义。

      • 非饱和黄土动力液化研究——以党家岔滑坡为例

        张子东,张晓超,任鹏,崔雪婷

        2021,43(5):1228-1237, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1228

        摘要:

        黄土具有极强的水敏性和动力易损性,黄土地区多次强震都引起过液化、滑坡等地质灾害,造成了严重的人员伤亡和财产损失,因此振动作用下高含水率黄土的液化问题不容忽视。在大量已有研究的基础上,以宁夏党家岔滑坡为例,研究振动作用下高含水率黄土的液化问题。现场调查发现高含水率滑带土并未达到完全饱和状态(饱和度达95%左右),在新鲜的芯样断面发现有明显的"流态化"液化破坏特征。借助室内试验和数值模拟技术,对党家岔滑坡非饱和黄土层的液化性能及液化发生机理进行分析。结果表明:(1)非饱和黄土层液化发生机理可概括为:地震作用下饱和黄土层孔隙水压力激增,高含水率非饱和黄土层孔压增长响应滞后,随着孔隙水压朝上部消散,地下水向上渗流,当平均有效应力接近0时,高含水率非饱和黄土层发生液化;(2)振动过程中不同饱和度黄土孔隙水压力增长响应具有滞后性,借鉴饱和黄土液化时孔压比的判别标准和Seed简化判别法,初步证实党家岔滑坡高含水率非饱和黄土层可发生振动液化,斜坡前缘和中部土体发生液化的初始饱和度范围分别为68.3%~100%和73.8%~100%,斜坡后缘土体不发生液化。

      • 压实度对脱硫石膏动强度和动孔压影响试验

        谭彩,万里,袁明道,卢博,杨文滨

        2021,43(5):1238-1243, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1238

        摘要:

        为研究压实度对脱硫石膏动强度与动孔压特性影响,对压实度为0.85、0.90和0.95三组脱硫石膏进行等压固结不排水振动三轴试验,试验围压为100 kPa、200 kPa和400 kPa。结果表明:随压实度增大,脱硫石膏颗粒间作用力愈强,颗粒联结骨架越不容易破坏,脱硫石膏动强度越大,动孔压增长越慢;试验压实度范围下,脱硫石膏动剪应力比和动内摩擦角均与压实度呈线性相关;试验用脱硫石膏可分类定名为低液限粉土,其动强度曲线和动孔压发展模式均与常规粉土类似,分别可通过幂函数和对数函数表征,经F值试验法检验,其统计回归显著性水平均为"高度显著"。

      • 基于耐震时程法的进水塔结构抗震性能分析

        赵杰,杨杰,李晓娜

        2021,43(5):1244-1250, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.05.1244

        摘要:

        进水塔结构作为水电站的进水建筑物,其抗震性能对水电站的安全运行有重要意义。以沙牌水电站的高耸独立进水塔结构为研究对象,应用3条耐震时程曲线对其进行抗震性能分析与评估,并将计算结果与天然地震动下的增量动力分析结果进行比较,对比分析进水塔塔顶位移、基底剪力及地震损伤历程。实例研究表明:耐震时程法可以较好地分析结构的抗震响应,与增量动力分析结果的均值相匹配。耐震时程法可以利用较少的时程分析得到不同动力强度作用下的结构响应,且计算结果精度好、效率高,为进水塔结构的抗震性能分析提供一种新的手段。

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