建筑结构地震损伤量化模型进展

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地震如何利用地震活动模型评估建筑物震害程度

地震如何利用地震活动模型评估建筑物震害程度

地震如何利用地震活动模型评估建筑物震害程度地震活动模型在评估建筑物震害程度方面发挥着重要的作用。

通过利用地震活动模型,我们可以更好地了解地震的特点和影响,从而预测和评估建筑物的震害程度。

下面将从地震活动模型的建立、地震参数的估计和建筑震害评估三个方面展开讨论,以更深入地探讨地震利用地震活动模型评估建筑物震害程度的方法和意义。

一、地震活动模型的建立地震活动模型的建立是评估建筑物震害程度的基础。

地震活动模型主要通过收集和分析历史地震事件数据来建立。

研究人员根据历史地震的震级、震源深度、震源位置等参数,利用统计学方法和地震学理论,建立了一系列具有代表性的地震活动模型。

二、地震参数的估计地震参数的估计是评估建筑物震害程度的关键。

地震参数主要包括地震震级、震源深度和震源距离等。

通过对地震波的记录和分析,结合地震活动模型中的参考参数,可以准确地估计地震参数的数值。

三、建筑震害评估建筑震害评估是根据地震活动模型和地震参数的估计结果,对建筑物的结构状况和地震荷载进行综合分析评估。

通过建立建筑物的数学模型,计算建筑物在地震作用下的响应,包括位移、加速度、应力等参数。

然后,与建筑物的抗震设计标准进行对比,评估建筑物的震害程度和抗震性能。

在进行建筑震害评估时,需要考虑建筑物的结构类型、年代、材料和设计等因素。

同时,还需要根据地震活动模型和地震参数的不确定性进行合理的灾害风险评估。

这样才能更加准确地评估建筑物的震害程度,为抗震设计和灾害防治提供科学依据。

值得注意的是,地震活动模型评估建筑物震害程度仍存在一些局限性和挑战。

首先,地震活动模型的建立依赖于有限的历史地震事件数据,对于罕见或长周期地震事件的评估可能存在一定的误差。

其次,地震参数的估计受到测量设备和方法的限制,可能存在一定的不确定性。

此外,建筑物的抗震性能也受到多种因素的影响,如材料老化、维护状况等,这些因素对于建筑震害评估的准确性提出了挑战。

总之,地震活动模型是评估建筑物震害程度的重要工具。

框架结构地震损伤演化过程数值分析

框架结构地震损伤演化过程数值分析


要 :为了更好地研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化规律,采用理论分析 的方法,改进 了以往
的基于变形及耗能 的双参数损伤指数模型,应用按结构的重要程度所提出的“ 三水准” 抗震设计地震损伤指标作为 倒塌评定准则; 采用非线性动力有限元法, 模拟分析了某三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下 的倒塌破坏过程 ,
第 3 卷 第 3期 0
、0 _0 ,l3 NO 0 9 -4 0 80 6 (0 10 —3 60
辽宁工程技术大学学报 ( 然科学版 ) 自
J u n l f a nn e h ia ie s y ( trl ce c ) o r a o i gT c n c l o Li Unv ri t Nau a in e S
计 算 了主 要 构件 和 整 体 结 构 的 地震 损 伤 指 数 ,定 量 的 描述 了结 构 的 整 个倒 塌 破 坏 过 程 。结 果 表 明 :改进 后 的损 伤
指数计算模型既能够计算最大损伤指数 ,又能定量连续化计算结构损伤指数 ,描述结构的整个倒塌破坏过程。采 用的单榀双跨 结构为研究对象,不仅考虑 了边柱而且考虑 了中柱损伤 ,与实际结构破坏过程相符 。
i r v d u i g t e t e r t a n l ss me o n t i t d . i g t e t r el v le r q a e r ss n e in mp o e sn h o e i la ay i t d i h s s y Us h e — e a t u h c h u n h e h k ・e i a td sg t d a ei d x b s d o ei o tn eo r cu ea e c l p ec i raf re au to , en m e c l i l t n m a g e ae nt n h mp r c fs u t r s o l s rt i v l a in t u r a mu a i a t h t a e o h i s o

地震模拟振动台及模型试验研究进展

地震模拟振动台及模型试验研究进展

地震模拟振动台及模型试验研究进展1. 本文概述随着城市化进程的加快和建筑工程技术的不断发展,地震灾害对人类社会的威胁日益凸显。

为了提高建筑结构的抗震能力,减少地震灾害造成的人员伤亡和经济损失,地震模拟振动台及模型试验研究成为了工程抗震领域的重要研究方向。

本文旨在综述地震模拟振动台及模型试验的研究进展,分析现有技术的优缺点,探讨未来发展趋势,为相关领域的研究和实践提供参考。

地震模拟振动台作为一种重要的试验设备,可以模拟地震波对建筑物的影响,为研究者提供一种可控、可重复的实验手段。

模型试验则是将实际建筑结构按比例缩小,通过模拟地震作用下的响应,来研究结构的抗震性能。

这两者的结合为抗震研究提供了强有力的技术支持。

本文首先介绍了地震模拟振动台的工作原理和技术特点,然后对近年来国内外在模型试验方面的研究进行了梳理,包括试验方法、试验对象和试验结果等方面的内容。

接着,本文分析了当前研究中存在的问题和挑战,如模型与原型之间的相似性、试验数据的准确性等。

本文探讨了地震模拟振动台及模型试验的未来发展趋势,包括技术革新、数据分析方法的改进以及与其他抗震技术的结合等方面。

2. 地震模拟振动台技术概述定义:地震模拟振动台是一种用于模拟地震作用的实验设备,通过在实验模型上施加特定的振动,来模拟地震时的地面运动。

原理:振动台通过驱动系统产生可控的振动波形,这些波形可以模拟实际的地震波形或特定的地震动参数。

综合模拟环境:结合温度、湿度等环境因素,进行更全面的地震模拟。

3. 地震模拟振动台的发展历程地震模拟振动台的发展可以追溯到20世纪初。

最初,地震模拟振动台主要用于建筑结构的抗震性能研究。

早期的振动台设备简单,只能模拟一维地震波,且模拟的地震波频率范围有限。

这些早期的尝试为后来的研究奠定了基础。

20世纪50年代,随着电子技术和材料科学的发展,地震模拟振动台进入了快速发展阶段。

这一时期的振动台设备开始能够模拟多维地震波,频率范围也得到扩大。

混凝土结构地震损伤的研究现状及发展趋向

混凝土结构地震损伤的研究现状及发展趋向
o u l ai ed ma e a d n n c mua ie d a e mo e ,t i p p r a ay e d s ma z s s se t a y s v r y ia a a e f mu t a g o - u l t a g d l h s a e n s s a u c v n v m l n m i r e y t mai l e e a tp c d cl l l m g mo e si h e es o l me t a d s u t r . t a s i u s s l gc o n ain f te e d a e mo e s a d a ay e te r d l n t e l v l f ee n n t cu e I l o d s se o ia f u d t s o h s a g d l , n l s s h i r c l o m n r t n l y o rain i .Ba e n t e e d su so s h e c e c fs d e n e r q a e d ma e i s ma z d, d t e p s il ai a t ri t a t o i r ol y s d o s ic s in ,t ed f i n yo t is o a tu k a g s u h i u h m i r e a o sb e n h
维普资讯
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四川建筑 科学研究
l8 3
Se un B i igS in e ih a u l n c e c d
第3 3卷 第 6期 20 0 7年 1 2月
混凝土结构地震损伤 的研究现状及发展趋 向
赵 杰林
( 重庆 市设计院 , 重庆 摘 40 1 ) 00 5

地震灾害损失评估模型

地震灾害损失评估模型

地震灾害损失评估模型地震灾害损失评估模型地震灾害是一种常见的自然灾害,对人类和社会造成了巨大的损失。

为了更好地了解地震灾害的损失情况,科学家们开发了地震灾害损失评估模型。

地震灾害损失评估模型是通过对地震灾害事件的各个方面进行综合评估,从而确定灾害造成的经济损失、人员伤亡等因素。

该模型主要包括以下几个方面的内容:首先,地震灾害损失评估模型考虑了地震的震级、震源距离、震源深度等基本参数。

这些参数对于评估地震灾害的规模和影响具有重要的作用。

通过对这些参数进行综合分析,可以更准确地评估地震灾害的严重程度。

其次,地震灾害损失评估模型还考虑了地震对建筑物和基础设施的破坏情况。

将地震影响下的建筑物结构安全性、材料强度等因素纳入评估模型中,可以预测地震对建筑物的破坏程度,并据此评估重建和修复的成本。

此外,地震灾害损失评估模型还考虑了地震对人员伤亡的影响。

通过分析地震的震中位置、人口密度等因素,可以预测地震造成的人员伤亡情况,并据此评估医疗救援和人道援助的需求。

最后,地震灾害损失评估模型还考虑了地震对经济和社会的影响。

通过分析地震对农田、工厂、交通、电力等基础设施的破坏程度,可以评估地震对经济的冲击,并据此制定灾后恢复和重建的策略。

地震灾害损失评估模型的研发和应用为地震灾害的防治提供了有力的支持。

通过准确评估地震灾害的损失情况,政府和相关部门可以更好地制定灾害应对策略,提高抗灾能力和救灾效率。

同时,科学家们还在不断完善和更新地震灾害损失评估模型,以满足实际应用的需求。

总之,地震灾害损失评估模型是一种重要的科学工具,可以帮助我们更好地了解地震灾害的损失情况。

它的研发和应用对于提高地震灾害的防治水平具有重要意义,也为减少灾害损失、保护人民生命财产做出了积极贡献。

建筑物震害损伤评估的数值模拟方法

建筑物震害损伤评估的数值模拟方法

建筑物震害损伤评估的数值模拟方法随着建筑学科的不断深入和计算机技术的不断发展,建筑物震害损伤评估的数值模拟方法已成为一个重要的研究领域。

在地震灾害等自然灾害时,建筑物的安全性是至关重要的,而数值模拟方法可以帮助我们更加准确地评估建筑物的损伤程度和安全性,在震后的修复和防护工作中起到至关重要的作用。

建筑结构分析方法建筑物震害损伤评估的数值模拟方法中,建筑结构分析方法是最常用的一种。

建筑结构分析方法包括静力分析和动力分析。

静力分析通常用于评估建筑物的非地震荷载,如雪荷载、风荷载等。

而在地震荷载的情况下,需要进行动力分析来评估建筑物的反应。

动力分析在动力分析中,首先需要确定地震动的输入,即地震动的时程信号。

地震动时程可以使用实际地震事件记录,也可以根据某一地震区域的设计地震动参数进行合成。

接下来,需要建立建筑结构的数值模型,并添加材料本构关系、初始条件、边界条件等信息。

最后,使用适当的动力分析方法,如有限元方法、时程分析法等,得到建筑结构的动力响应。

有限元方法有限元方法是一种被广泛采用的建筑结构分析方法。

该方法通过将结构划分为许多小的单元,建立每个单元的数学模型,然后将它们组合在一起形成完整的数值模型。

可以使用多种有限元方法来进行动力分析,如弹性分析和非线性分析。

有限元方法可以更精确地模拟建筑结构的动态响应,因此在实际应用中得到了广泛的应用。

时程分析法时程分析法是另一种建筑结构分析方法。

该方法使用地震动的时程信号作为输入,并模拟建筑结构在时间上的变化。

时程分析法可以准确地反映建筑结构在地震时受到的响应。

这种方法还可以模拟建筑结构的非线性行为,从而更准确地评估建筑结构的损伤程度。

损伤评估方法建筑物震害损伤评估旨在评估建筑物在地震时受到的破坏程度和安全性。

该评估过程需要考虑建筑物的几何尺寸、材料特性、初始条件、边界条件以及地震动的影响等因素。

根据这些因素,可以使用多种损伤评估方法来评估建筑物的损伤程度。

基于位移的评估方法基于位移的评估方法是一种简单而有效的方法。

基于深度学习的建筑物损伤检测与评估研究

基于深度学习的建筑物损伤检测与评估研究

基于深度学习的建筑物损伤检测与评估研究随着城市化进程的加速,建筑物的安全成为人们关注的焦点之一。

然而,地震、洪水、火灾等自然灾害以及恐怖袭击等人为破坏事件时有发生,给建筑物带来了潜在的损伤风险。

因此,如何快速、准确地检测和评估建筑物的损伤情况对于及时采取相应救援和修复措施具有重要意义。

本文将探讨基于深度学习的建筑物损伤检测与评估的研究进展。

建筑物损伤检测是指通过分析建筑物在灾害事件中所受到的破坏程度,判断其结构完整性与稳定性的能力。

传统的建筑物损伤检测方法主要依赖于专家的经验和人工提取的特征,这种方法存在着提取特征准确度低、工作量大等问题。

而基于深度学习的方法则可以通过学习大量的数据,自动地从图像或视频中提取有效的特征,从而实现建筑物损伤的快速检测。

近年来,基于深度学习的建筑物损伤检测与评估方法得到了广泛应用。

其中,卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)是最常用的深度学习方法之一。

CNN通过多层卷积和池化操作,可以有效地提取图像中的特征,并实现对建筑物损伤的准确检测。

研究者们通过训练大规模的建筑物图像数据集,使得CNN能够识别出不同类型的损伤模式,如裂缝、倒塌等。

此外,还可以通过引入循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)来实现对视频中建筑物损伤的检测和评估。

除了损伤的检测,评估建筑物损伤程度也是一个重要的研究方向。

深度学习方法可以对建筑物损伤的程度进行精细化评估,从而为救援人员提供有针对性的指导。

研究者们通过构建深度学习模型,将建筑物损伤与其结构特征进行关联,通过对输入图像进行分类和回归等方法,实现对损伤程度的准确评估。

此外,还可以通过引入空间注意力机制来提高模型的检测和评估性能,使得模型能够更加关注建筑物中潜在的损伤区域。

尽管基于深度学习的建筑物损伤检测与评估方法取得了较好的效果,但仍然存在一些挑战。

首先,大规模的建筑物数据集是目前的研究瓶颈之一,这限制了深度学习模型的训练和泛化能力。

高层建筑结构地震损伤与倒塌分析

高层建筑结构地震损伤与倒塌分析

高层建筑结构地震损伤与倒塌分析一、本文概述高层建筑结构地震损伤与倒塌分析是一个重要且复杂的研究领域,对于提高建筑结构的抗震设计水平,保障人民生命财产安全具有重要意义。

本文旨在深入探讨高层建筑在地震作用下的损伤机制、倒塌模式以及相应的分析方法。

通过综合国内外相关研究成果,本文分析了高层建筑结构地震损伤与倒塌的主要影响因素,包括建筑结构的设计、施工质量、地震动特性等。

同时,本文还介绍了目前常用的地震损伤评估方法和倒塌分析方法,以及这些方法的优缺点和适用范围。

在此基础上,本文提出了一些改进高层建筑结构抗震性能的建议和措施,包括优化结构设计、提高施工质量、采用先进的抗震技术等。

这些建议和措施可以为高层建筑结构的抗震设计和施工提供有益的参考和借鉴。

二、高层建筑结构地震损伤分析在地震灾害中,高层建筑结构的损伤分析至关重要。

由于高层建筑的结构复杂,地震对其产生的破坏通常更为严重。

在进行地震损伤分析时,需要考虑多种因素,如建筑的设计、材料、施工方法、地震波的特性以及地震的强度等。

我们需要理解地震波对高层建筑结构的影响。

地震波在建筑结构中产生应力和应变,这些应力和应变超过材料的承载能力时,就会导致结构的损伤。

高层建筑由于自身的特点,如柔性大、自振周期长等,使其在地震中更容易受到破坏。

高层建筑结构的损伤分析需要考虑结构的动力特性。

地震波的特性、建筑结构的自振周期、阻尼比等因素都会影响结构的动力响应。

在进行地震损伤分析时,需要建立精确的动力分析模型,以模拟地震波在建筑结构中的传播和能量耗散过程。

高层建筑结构的损伤分析还需要考虑材料的非线性行为。

在地震作用下,建筑材料的应力应变关系往往表现出非线性特性。

这种非线性行为会影响结构的动力响应和损伤程度。

在进行地震损伤分析时,需要引入材料的非线性本构模型,以更准确地模拟结构的受力状态和损伤过程。

高层建筑结构的地震损伤分析还需要考虑结构的整体性和局部性损伤。

整体性损伤主要关注结构的整体稳定性和承载能力,而局部性损伤则关注结构中的关键部位和薄弱环节。

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∑E ∑E E + ∑E
+ f
)
+ 其中, E pi 为主半循环中的能量; E i+ 为从属半循环中的能量;
E f+ 为在单调加载情况下发生破坏时所吸收的能量 。 该模型可显示变形和疲劳类型的损伤 。 该指标从构件的实 际耗能与最大耗能能力的比较来描述构件的破坏状态是比较合 理的, 但由于其定义的各参数取值比较复杂, 尤其是 E f+ 的确定需 对各种不同变形能力的构件进行大量的试验研究而获得, 因而影 响了该指标的推广应用 。
1 1. 1
局部损伤指标 非累积损伤模型
结构最大变形是非累积损伤模型主要表征, 它主要反映结构
最大位移与屈服位移之间关系的延性指标及最大层间侧移值等, 体现结构的首次超越破坏 。 我国 《建筑抗震设计规范 》 采用的是 应该说 一种在保证必要承载力下的位移( 变形) 控制准则 。 因此, 非累积损伤模型是目前一种可以接受的简单设计控制方法 。 然而理论研究和震害调查表明, 结构地震损伤的根本原因是 地震作用下结构产生了一定的变形, 同时又经历了一定的能量耗 散过程, 因此, 单纯从变形或能量的某一方面来评估结构的地震 损伤都显得不足。
)
1 -br
( 1)
当用这个指标来评价两个试验结构时, 理论数据与实际损伤 有一定的关联, 但离散度随着损伤程度的增加而增大 。 该指标考 虑了应力路径对结构破坏的影响, 能够比较合理的反映结构的累 积损伤破坏状态, 但它的边界条件不明确, 弹性状态时, D > 0, 在 破坏极限状态, D 也有可能大于 1 。
1. 2
变形损伤模型
很多累积损伤模型都与混凝土构件的滞回行为有着密切的
关系。试验研究表明反复循环荷载会产生三方面的重要影响: 1 ) 刚度下降; 2 ) 强度退化; 3 ) 由粘结滑移引起的收缩[1] 。 Stephens[2] 基于位移延性提出了一种累积损伤指标: D = δ ∑( Δ Δδ
+ f
由式( 5 ) 定义的损伤指标有以下性质: 好吻合。
{
D1 =
( 1 - α1 ) ( μ - μ e ) Eh + α1 Eu μf - 1
( 1 - α2 ) ( μ - μ e ) D2 = + α2 μf - 1

Eh Eu
( 5)
1 ) 当结构保持弹性时, D1 = D2 = 0 , 与损伤指标的常规下限很 2 ) 当单向加载变形达到 μ f 时, 由式 D1 = D2 = 1 , 也与损伤指 标的常规上限相符。
2
整体损伤模型
局部损伤模型一般用于结构构件的损伤评估 。 构件层次上
型或者是上述模型的修正, 或者是基于上述模型建立思想而建立 主要表现在 起来的。目前关于地震损伤分析还是存在一些不足, 以下几方面: 1 ) 缺乏明确的物理意义, 已有的理论模型不是与实际不符, 就是局限性很大, 难以实际应用 。 2 ) 构件或结构的损伤现象( 物理现象) 与损伤模型计算值相 联系的物理意义还不明确, 结构损伤程度( 如轻微 、 中等、 严重等) 没有一个定量化的、 普遍认同的标准。 3 ) 地震作用下, 结构刚度或强度的退化只是定性描述, 没有 建立起与结构模型理论值之间对应的定量关系 。 4 ) 损伤的模拟失效模型与实际不符, 模拟模型为弯曲失效模 ( 6) 型。但震害调查发现, 结构却常以剪切或弯 、 剪联合而失效。 5 ) 社会关注低, 相关研究工作滞缓 。在结构构件层次上的地 震损伤分析, 由于影响因素相当复杂, 从损伤模型严格物理概念 意义上讲, 目前所建立的损伤模型大多是经验性的, 只是从概念 上抓住了影响构件损伤的某些因素, 物理意义并不十分明确 。 今 后应进一步研究如何针对材料的损伤机制, 定义合理的损伤变 量, 并将导出的损伤本构关系简化到适于工程应用的水平 。 参考文献: [ 1] Kunnath S K, Reinhom A M, Park Y J. Seismic evaluation of reinforced concrete framewall buildings [J] . Concrete International Design and Construction, 1989 , 11 ( 8 ) : 57-61. [ 2] Stephens J E, Yao J T P. Damage assessment using response measurement[J] . Journal of structure Engineering ASCE, 1987 , 113 ( 4 ) : 787-801. [ 3] Gosain N K, Brown R H, Jirsa J O. Shear requirement for load reversals on RC members[ J] . Journal of Structure Engineering ASCE, 1977 , 103 ( 7 ) : 14611476.
∑F δ
i
Fi δi
y y
( 2)
其中, Fi , F y 分别为循环 i 下的作用力和屈服力; δ i , δ y 分别为 循环 i 下的位移和屈服位移。由于假设当峰值力下降到屈服值的 75% 以下时, 构件的残余能力忽略不计, 所以在求和计算中只考 虑 F i / F y ≥0. 75 的滞回环。 Kratzig[4] 提出了一个更加复杂的能量方程 。对于响应的正向 变形部分, 累积损伤参数定义为: D+ =
第 38 卷 第 31 期 2012 年11 月 文章编号: 1009-6825 ( 2012 ) 31-0057-02

西


SHANXI
ARCHITECTURE
Vol. 38 No. 31 Nov. 2012
· 57·
建筑结构地震损伤量化模型研究进展
赵育才
( 山西省城乡规划设计研究院, 山西 太原 030001 )
1. 4
混合损伤模型
Park 和 Ang[5] 提出了能够同时考虑构件的最大变形和累积
滞变耗能两方面影响的损伤模型, 其损伤指标计算公式如下: Eh δm +β ( 4) Fy ˑ δy δf 式( 4 ) 第一项是简单的拟静态位移值, 它不能说明累积损伤, D= 累积损伤仅仅是通过能量项来说明的 。 这个模型的最大优点就 是简单, 并且经受过大量观察到的地震损伤的校验, 其中一些损 伤包括剪切和粘结失效 。 Bozorgnia 和 Bertero[6] 在 Park 和 Ang 损伤模型基础上提出了 以下两个适用于单自由度体系的损伤指标计算公式:
0
引言
在地震损伤模型的概念提出之前, 通常用延性比来衡量构件
或结构的破坏程度。 其优点是意义明确、 计算简便, 但它也有很 大的局限性。首先, 它是从构件或结构的最终变形状态出发而得 出的, 因此忽略了变形历史的影响, 不能考虑反复加载对构件或 结构的影响; 其次, 它不能考虑构件或结构的不同的变形能力 。 地震损伤模型是评价结构或构件地震作用下破坏状态的无 量纲指数, 是地震后对受损建筑做出正确处理决策的重要理论依 据。20 世纪 70 年代以来, 地震工程界对结构地震破坏的量化模 型开展了广泛的研究, 提出了大量的震害量化指标计算模型 。 在 这些地震损伤计算模型中, 也存在着各自的优缺点 。 本文对其中 较具普遍性的地震损伤模型进行详细的比较分析, 为建筑结构的 震害评估选用提供参考 。
1. 3
能量损伤模型
Gosain[3] 最早提出采用能量方法来评估结构的损伤, 所提出
收稿日期: 2012-09-07 作者简介: 赵育才( 1979- ) , 男
· 58·
第 38 卷 第 31 期 2012 年11 月

西

3

结语
本文主要讨论了几种典型的地震损伤模型, 其他很多损伤模
3 ) 若取 α1 = α2 = 0 , 则损伤指标只与最大塑性变形有关; 若取 则损伤指标仅与滞回耗能 E h 有关。 α1 = α2 = 1 ,

要: 指出建筑结构地震损伤模型是评价结构或构件在受到地震作用后破坏状态的无量纲指数, 是震后对受损结构做出处理决
策的重要理论依据, 从构件和结构层次上系统地分析了几种典型的损伤模型, 分析了这些模型的优缺点, 在此基础上提出了地震 损伤模型今后研究和发展方向的建议 。 关键词: 地震损伤模型, 累积损伤, 变形, 滞回耗能 中图分类号: TU311. 3 文献标识码: A 的一个简单的累积能量比: De =
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