關(guān)于中美規(guī)范在地震波選擇方面的探討

1、關(guān)于中美規(guī)范在地震波選擇方面的探討一、關(guān)于抗震設(shè)計的基本知識二、地震波選擇的方法三、中美規(guī)范在地震波選擇上的不同之處目錄一、關(guān)于抗震設(shè)計的基本知識抗震計算所采用的三種方法：(1)、底部剪力法（靜力法）我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010(以下簡稱抗規(guī))5.1.2條規(guī)定：高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布較均勻，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法1。(2)、振型分解反應(yīng)譜法（擬靜力法） 抗規(guī)5.1.2條規(guī)定：除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法1。 反應(yīng)譜：自振周期不同而阻尼比相同的一組單自由度結(jié)構(gòu)在某個給定的地震動作用下各個結(jié)構(gòu)的最大反應(yīng)(

2、加速度，速度，位移)。 利用單自由度體系的加速度設(shè)計反應(yīng)譜和振型分解的原理，求解各階振型對應(yīng)的等效地震作用，然后按照一定的組合原則對各階振型的地震作用效應(yīng)進(jìn)行組合，從而得到多自由度體系的地震作用效應(yīng)。(3)、時程分析法（動力法）（非彈性） 由結(jié)構(gòu)基本運(yùn)動方程輸入地震作用加速度記錄進(jìn)行積分(中心差分法、Newmark-法)求解，以求得整個時間歷程的地震反應(yīng)(加速度、速度、位移)。 抗規(guī)5.1.2條規(guī)定：特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表5.1.2-1所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計算1。 表5.1.2-1二、地震波選擇的方法1、地震波的數(shù)量 抗規(guī)與高規(guī)相關(guān)規(guī)定：采用時程

3、分析法時，應(yīng)按建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用實際強(qiáng)震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，其中實際強(qiáng)震記錄的數(shù)量不應(yīng)少于總數(shù)的2/31 2.2、地震波反應(yīng)譜及加速度時程要求 抗規(guī)5.1.2條規(guī)定：多組時程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線的統(tǒng)計意義上相符，其加速度時程的最大值可按表5.1.2-2采用1。2.(1)“統(tǒng)計意義上相符” 抗規(guī)條文說明5.1.2條寫到： 所謂“在統(tǒng)計意義上相符”指的是多組時程波的平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所用的地震影響系數(shù)曲線相比，在對應(yīng)與結(jié)構(gòu)主要振型的周期點上相差不大于20% 示例說明：Tg=0.35 T1=1.53 2.(

4、2)“統(tǒng)計意義上相符”-“雙頻段控制方法3” 一是對地震記錄加速度反應(yīng)譜值在0.1 ，Tg平臺段的均值進(jìn)行控制，要求所選地震記錄加速度譜在該段的均值與設(shè)計反應(yīng)譜相差不超過10%； 二是對結(jié)構(gòu)基本周期T1附近T1-dt T1, T1 +dt T2段加速度反應(yīng)譜均值進(jìn)行控制, 要求與設(shè)計反應(yīng)譜在該段的均值相差不超過10%.示例說明：Tg=0.35 T1=1.53 dtT1=0.2 dtT2=0.53.加速度峰值調(diào)幅4.選擇地震動持時 一般取地震動持續(xù)時間為結(jié)構(gòu)基本周期的510倍45.地震波選擇的其他規(guī)定 抗規(guī)5.1.2條規(guī)定：彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法

5、計算結(jié)構(gòu)的65%，多條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的80%1小結(jié)：按照抗規(guī)選地震波步驟按照地震動的三要素（幅值，頻譜，持時）來選頻譜特性-抗規(guī)或者雙頻段控制方法 幅值 -加速度最大值調(diào)幅 持時 -結(jié)構(gòu)基本周期的5-10倍 數(shù)量 -3組或7組 規(guī)定 -底部剪力滿足要求三、中美規(guī)范在地震波 選擇上的不同之處1.美國規(guī)程ASCE7-10中選擇地震波的步驟 當(dāng)?shù)刈畲罂紤]地震震級，斷層距，震源機(jī)制 調(diào)幅 規(guī)定 - 調(diào)幅后多組地震波反應(yīng)譜的平均值在0.2T11.5T1 范圍內(nèi)不應(yīng)低于設(shè)計反應(yīng)譜7 數(shù)量 -3組或7組當(dāng)?shù)刈畲罂紤]地震(MCE)：綜合考慮了該地區(qū)附近各斷

6、層和潛在震源可能發(fā)生的不同震級地震的概率，并以譜加速度的形式給出對應(yīng)于不同超越概率的地震動強(qiáng)度5?！胺淳C合”過程62、兩種規(guī)范的地震波選擇方法不同之處 (1).地震波調(diào)幅不同 中國-最大加速度調(diào)幅(三向地震時比值為1：0.85:0.65) 美國-地震波調(diào)幅系數(shù) (系數(shù)適用于多個方向) 1.使得調(diào)幅后的地震波反應(yīng)譜在特定的周期范圍內(nèi)與設(shè)計反應(yīng)譜的均方差最小7；2.使調(diào)幅后的地震波反應(yīng)譜在某一特定周期點Ts上與設(shè)計反應(yīng)譜相等7。(2).要實現(xiàn)的目標(biāo)不同 中國-結(jié)構(gòu)-選取地震波離散性小，數(shù)量少 美國-場地-選取地震波離散性不確定，數(shù)量多一個能夠適用于不同結(jié)構(gòu)類型和不同自振周期結(jié)構(gòu)的地震動記錄集合，并

7、以此作為評價和研究各類建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的基礎(chǔ)5。在實際工程設(shè)計中對所設(shè)計結(jié)構(gòu)或既有結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行校核與檢驗5。3.不同選波方法得出的地震波選擇集 參考文獻(xiàn)7 趙作周等在文獻(xiàn)7的研究指出，基于抗規(guī)的選波方法（選擇集A），地震波的平均反應(yīng)譜在0.1 ，Tg以及T1-dt T1, T1 +dt T2兩個周期范圍內(nèi)與設(shè)計反應(yīng)譜接近，而在其他范圍則相差較大; 基于ASCE 7-10的選波方法（選擇集B），地震波的平均反應(yīng)譜在1 階自振周期上與設(shè)計反應(yīng)譜加速度相差約8%，但在110s范圍內(nèi)與設(shè)計反應(yīng)譜接近， EMS約1.5%，上述兩方法選擇的地震波在1 階自振周期上譜加速度的離散性相差不大。 趙作周等

8、在文獻(xiàn)7的研究指出，抗規(guī)中的建議方法，將主要研究方向地震波的Apg統(tǒng)一調(diào)幅至某一規(guī)定值(如0.4g)，與之正交方向地震波的Apg為主方向的0.85倍(0.34g); 根據(jù)ASCE 7-10 建議方法進(jìn)行調(diào)幅的地震動記錄，各條波的APG以及兩個水平方向APG加速度的比值不統(tǒng)一，并且x向各條地震波的APG均大于0.4g。參考文獻(xiàn)1. GB 500112010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范S 北京:中國建筑工業(yè)出版社，20102. GB JGJ32010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 S 北京:中國建筑工業(yè)出版社 20103. 楊溥，賴明結(jié)構(gòu)時程分析法輸入地震波的選擇控制指標(biāo)J土木工程學(xué)報， 2000，33 ( 6 ) : 33-374. 趙伯明，王挺. 高層建筑結(jié)構(gòu)時程分析的地震波輸入J. 沈陽建筑大學(xué)學(xué)報 2010(6).5.曲哲，葉列平，潘鵬 建筑結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析中地震動記錄選取方法的比較研究 J 土木工程學(xué)報，2011，44 ( 7 ) : 10-216. Bazzurro P，Cornell C A Disaggregation of seismic hazard J Bulletin of