[轉(zhuǎn)載]地震波的選取方法

建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50011-2001)的5.1.2條文說明中規(guī)定,正確選擇輸入的地震加速度

時程曲線,要滿足地震動三要素的要求,即頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時間要符合規(guī)定。

頻譜特性可用地震影響系數(shù)曲線表征,依據(jù)所處的場地類別和設(shè)計地震分組確定。這句話

的含義是選擇的實際地震波所處場地的設(shè)計分組(震中距離、震級大小)和場地類別(場地條件)

應(yīng)與要分析的結(jié)構(gòu)物所處場地的相同,簡單的說兩者的特征周期Tg值應(yīng)接近或相同。特征周期

Tg值的計算方法見下面公式(1)、(2)、(3)。

加速度有效峰值按建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。地震波的加速

度有效峰值的計算方法見下面公式(1)及下面說明。

持續(xù)時間的概念不是指地震波數(shù)據(jù)中總的時間長度。持時Td的定義可分為兩大類,一類是以

地震動幅值的絕對值來定義的絕對持時,即指地震地面加速度值大于某值的時間總和,即絕對

值|a(t)|>k*g的時間總和,k常取為0.05;另一類為以相對值定義的相對持時,即最先與最

后一個k*amax之間的時段長度,k一般取0.3~0.5。不論實際的強震記錄還是人工模擬波形,一般

持續(xù)時間取結(jié)構(gòu)基本周期的5~10倍。

說明:

有效峰值加速度 EPA=Sa/2.5 (1)

有效峰值速度 EPV=Sv/2.5 (2)

特征周期 Tg = 2π*EPV/EPA (3)

1978年美國ATC-3規(guī)范中將阻尼比為5%的加速度反應(yīng)譜取周期為0.1-0.5秒之間的值平均

為Sa,將阻尼比為5%的速度反應(yīng)譜取周期為0.5-2秒之間的值平均為Sv(或取1s附近的平均速度

反應(yīng)譜),上面公式中常數(shù)2.5為0.05組尼比加速度反應(yīng)譜的平均放大系數(shù)。

上述方法使用的是將頻段固定的方法來求EPA和EPV,1990年的《中國地震烈度區(qū)劃圖》采

用了不固定頻段的方法分析各條反應(yīng)譜確定其相應(yīng)的平臺頻段。具體做法是:在對數(shù)坐標系中

同時做出絕對加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜,找出加速度反應(yīng)譜平臺段的起始周期T0和結(jié)束周

期T1,然后在擬速度反應(yīng)譜上選定平臺段,其起始周期為T1(即加速度反應(yīng)譜平臺段的結(jié)束周期

T1),結(jié)束周期為T2,將加速度反應(yīng)譜在T0至T1之間的譜值求平均得Sa,擬速度反應(yīng)譜在T1至T2

之間的譜值求平均得Sv,加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜在平臺段的放大系數(shù)采用2.5,按公式

(1)、(2)、(3)求得EPA、EPV、Tg。

在MIDAS程序中提供將地震波轉(zhuǎn)換為絕對加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜的功能(工具>地震

波數(shù)據(jù)生成器,生成后保存為SGS文件),用戶可利用保存的SGS文件(文本格式文件)根據(jù)上面所

述方法計算Sv、Sa、Tg。通過Tg值可判斷該地震波是否適合當(dāng)?shù)貓龅睾偷卣鹪O(shè)計分組,然后將

抗震規(guī)范中表5.1.2-2中的EPA值與Sa相比求出調(diào)整系數(shù),將其代入到地震波調(diào)整系數(shù)中。將地

震波轉(zhuǎn)換為絕對加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜時注意周期范圍要到6秒(建筑抗震規(guī)范規(guī)定)。

建筑抗震設(shè)計規(guī)范5.1.2條中規(guī)定,采用時程分析方法時,應(yīng)按照場地類別和設(shè)計地震分組

選用不少于二組的實際強震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線,其平均地震影響系數(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)曲線在統(tǒng)計意義上相符。所謂”在統(tǒng)計意義上相

符”指的是,其平均影響系數(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,在各周

期點上相差不大于20%。

在MIDAS程序中,可選取兩組實際強震記錄生成兩個SGS文件(調(diào)整Sa后的),然后將一組人

工模擬的加速度時程曲線也保存為SGS文件,將三個SGS文件的數(shù)值取平均后與振型分解反應(yīng)譜

法所采用的地震影響系數(shù)曲線相比較看是否滿足”在統(tǒng)計意義上相符”,由此也可判斷選取的

地震波是否合適。

另外,彈性時程分析時,每條時程曲線計算所得到的結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)

譜法計算結(jié)果的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%。

建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2中的值即為加速度有效峰值。

表5.1.2-2 時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值 (cm/s^2)

地震影響 6度 7度 8度 9度

多遇地震 18 35(55) 70(110) 140

罕遇地震 - 220(310) 400(510) 620

注: 括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。

另外,表5.1.2-2中的數(shù)值(加速度有效峰值)可使用水平地震影響系數(shù)最大值(表5.1.4-1)

除2.25得到(5.1.4條文說明)。

表5.1.4-1 水平地震影響系數(shù)最大值

地震影響

多遇地震

罕遇地震

6度

0.04

-

7度

0.08(0.12)

0.50(0.72)

8度

0.16(0.24)

0.90(1.20)

9度

0.32

1.40

注: 括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。

舉例說明: 7度多遇地震的水平地震影響系數(shù)最大值為0.08,重力加速度為9.801m/s^2,所

以7度多遇地震區(qū)域的加速度有效峰值為0.08*9.801/2.25=0.348 m/s^2(近似為 35 cm/s^2)。

參考文獻:

1. 建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50011-2001)

2. 地震安全性評價技術(shù)教程,胡聿賢