強(qiáng)震動(dòng)記錄選取中目標(biāo)譜的研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的累積推動(dòng)了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論的發(fā)展。目前，在許多國(guó)家的抗震規(guī)范中都將結(jié)構(gòu)時(shí)程分析方法列為靜力設(shè)計(jì)方法的必要補(bǔ)充，但對(duì)于高層建筑、大跨結(jié)構(gòu)等特殊結(jié)構(gòu)形式及重要建設(shè)工程要求強(qiáng)制使用時(shí)程分析方法。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于強(qiáng)震動(dòng)記錄選取的規(guī)定過(guò)于籠統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在面對(duì)大量強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)時(shí)缺乏明確的選取依據(jù)。本文搜集整理了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)地震參數(shù)的統(tǒng)計(jì)提出基于場(chǎng)地類(lèi)型的改進(jìn)反

2、應(yīng)譜譜值相關(guān)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式，并將其應(yīng)用于條件均值反應(yīng)譜CMS(Conditions Mean Spectrum)的建立。同時(shí)，本文基于地震動(dòng)衰減關(guān)系建立了地震參數(shù)與抗震設(shè)計(jì)參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將其作為選取強(qiáng)震動(dòng)記錄的篩選依據(jù)，進(jìn)而明確了抗震規(guī)范中強(qiáng)震動(dòng)記錄選取的初選條件。另外，提出兩種建立合理目標(biāo)譜的方法：一是基于地震動(dòng)衰減關(guān)系的PGA目標(biāo)譜；另一是基于地震參數(shù)建立EPA均值目標(biāo)譜。最后探討了在地震安全性評(píng)價(jià)工作中實(shí)際強(qiáng)震動(dòng)記錄的選取及應(yīng)用。

3、
　　本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　(1)通過(guò)對(duì)兩萬(wàn)余條強(qiáng)震動(dòng)記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)記錄的加速度、速度及位移峰值和反應(yīng)譜譜值的相關(guān)系數(shù)，反應(yīng)譜譜值之間的相關(guān)系數(shù)均隨著場(chǎng)地條件而變化，并提出基于場(chǎng)地類(lèi)別的改進(jìn)反應(yīng)譜譜值相關(guān)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式。改進(jìn)后的經(jīng)驗(yàn)公式改善了目標(biāo)譜的場(chǎng)地特征，使其更符合場(chǎng)地條件的要求。
　　(2)針對(duì)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于強(qiáng)震動(dòng)記錄選取的相關(guān)條款，提出強(qiáng)震動(dòng)記錄選取的基本原則和具體方法，為完善相關(guān)規(guī)定提供

4、參考依據(jù)。針對(duì)一般建設(shè)工程，依據(jù)地震動(dòng)加速度峰值(PGA)衰減關(guān)系，提出同等設(shè)防 PGA目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的地震參數(shù)范圍，建立斷層距和地震設(shè)計(jì)分組的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而確定強(qiáng)震動(dòng)記錄選取的初選條件。討論了結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)和強(qiáng)震動(dòng)記錄反應(yīng)譜譜值的關(guān)系，以典型框架結(jié)構(gòu)為例確定匹配周期范圍。結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)與強(qiáng)震動(dòng)記錄反應(yīng)譜相關(guān)性分析表明兩者在結(jié)構(gòu)自振周期前后相關(guān)關(guān)系最為顯著，距離自振周期越遠(yuǎn)的反應(yīng)譜值與結(jié)構(gòu)反應(yīng)的相關(guān)系數(shù)越小。匹配規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)譜的強(qiáng)震動(dòng)記錄選取基本原

5、則為：以距離和場(chǎng)地條件作為強(qiáng)震動(dòng)記錄初步選取條件。根據(jù)結(jié)構(gòu)自振周期確定匹配規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)譜周期范圍，建議的匹配周期范圍為0.4T1-1.5T1，最后由實(shí)際記錄與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)譜在匹配周期范圍內(nèi)的均方差由小到大的順序選取記錄，記錄的放縮系數(shù)限定在0.2-4.0之間。
　　(3)基于地震動(dòng)衰減關(guān)系提出建立 PGA目標(biāo)譜，并采用匹配目標(biāo)分布的強(qiáng)震動(dòng)記錄選取方法。對(duì)于未進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)的一般建筑工程擬建場(chǎng)地，先利用PGA衰減關(guān)系，確定同等PGA目標(biāo)

6、值下的等效震級(jí)和距離，再代入加速度反應(yīng)譜衰減關(guān)系，確定與PGA目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的反應(yīng)譜即為PGA目標(biāo)譜。PGA目標(biāo)譜不僅是確定的均值譜，而且具有概率含義。PGA目標(biāo)譜的分布及概率特性反映了地震動(dòng)的不確定性，進(jìn)而為結(jié)構(gòu)反應(yīng)的離散性提供了一個(gè)合理的參考范圍。
　　(4)將現(xiàn)有強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)按場(chǎng)地條件和斷層距分組，建立了EPA均值目標(biāo)譜。通過(guò)將EPA均值譜、PGA目標(biāo)譜和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行比較，EPA均值譜與PGA目標(biāo)譜譜形相似，匹配效果優(yōu)于規(guī)范

7、標(biāo)準(zhǔn)譜。建議規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)譜作為強(qiáng)震動(dòng)記錄選取的目標(biāo)譜時(shí)，一、增加特征周期。二、減小地震設(shè)計(jì)分組1、2組，場(chǎng)地類(lèi)型為I類(lèi)場(chǎng)地和II類(lèi)場(chǎng)地的中長(zhǎng)周期段反應(yīng)譜值。
　　(5)探討了地震安全性評(píng)價(jià)工作中強(qiáng)震動(dòng)記錄的選取，結(jié)合不同等級(jí)的工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)提出與之相適應(yīng)的強(qiáng)震動(dòng)記錄選取目標(biāo)譜及基本原則，建議如下：
　　一、針對(duì)I級(jí)安評(píng)的工程場(chǎng)地采取基于設(shè)定地震的強(qiáng)震動(dòng)記錄選取方法。首先根據(jù)設(shè)定地震確定地震參數(shù)的初選條件，然后以場(chǎng)地設(shè)計(jì)譜